Схемотехника: Лабораторный практикум, страница 33

11.6. Вопросы для самопроверки

1. В чем состоят преимущества b-разрядного ЦАП с матрицей R–2R по сравнению с ЦАП той же разрядности, содержащим “резисторы веса”?

2. Почему современные ЦАП имеют раздельные выводы для подключения общих точек источников питания цифровой и аналоговой частей (“аналоговая земля” и “цифровая земля”)?

3. Чем определяется погрешность преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал у ЦАП?

4. В чем состоят преимущества и недостатки каждого из трех распространенных типов АЦП?

5. Каким образом изменение опорного напряжения АЦП влияет на его выходной код?

Лабораторная работа №12

ИССЛЕДОВАНИЕ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ

Цели работы – научиться рассчитывать и настраивать мультивибраторы на ОУ, сравнить достоинства и недостатки двух наиболее распространенных схем мультивибраторов на ОУ.

12.1. Исходные данные

1. В лабораторной работе рассчитываются, собираются и исследуются две схемы мультивибраторов на ОУ: простейшая и с интегратором и триггером Шмитта. Справочные данные на ОУ типа TL072 приведены в приложении.

2. Параметры выходных импульсов задаются преподавателем.

3. Для питания схем следует использовать стабилизированные напряжения U_п1 = +12 В и U_п2 = –12 В.

4. Контроль формы и амплитуды напряжений в исследуемых схемах осуществляется с помощью осциллографа.

12.2. Основные теоретические сведения

Мультивибратор на операционном усилителе имеет две цепи обратной связи (рис. 12.1).  Цепь обратной  связи,  действующая  на  неинвертирующий вход,  является  положительной  ОС. Сигнал  для  этой  ОС снимается  с делителя напряжения, образованного резисторами R₂ и R₃. Величина этого сигнала u_вх⁺ зависит от уровня выходного напряжения, а знак совпадает со знаком U_вых.

Обратная связь, действующая на инвертирующий вход, является отрицательной ОС и образована цепочкой R₁С, которая также может рассматриваться во время переходных процессов как делитель напряжения. В отличие от сигнала положительной обратной связи, напряжение на инвертирующем входе u_вх^– зависит не только от напряжения на выходе усилителя, но и является функцией времени, поскольку u_вх^–  =  u_с(t).

Рассмотрим процессы, протекающие в мультивибраторе, начиная с момента времени, когда напряжение на выходе меняет знак с отрицательного (U_вых^–) на  положительное (U_вых⁺).

Конденсатор C в результате процессов, протекавших в предшествующие моменты времени, заряжен таким образом, что к инвертирующему входу ОУ приложено отрицательное напряжение. На неинвертирующем входе действует положительное напряжение, снимаемое с делителя R₂, R₃. Напряжение u_вх⁺ остается постоянным, а напряжение на инвертирующем входе u_вх^– с течением времени увеличивается, стремясь к уровню U_вых⁺ , поскольку в схеме протекает процесс перезарядки конденсатора С. Однако пока u_вх⁺ > u_вх^– состояние усилителя обусловлено напряжением на неинвертирующем входе и на выходе схемы сохраняется уровень U_вых⁺.

Дальнейшее увеличение напряжения на u_вх^– приводит к тому, что дифференциальное (разностное) напряжение на инвертирующем входе усилителя оказывается положительным, поэтому напряжение на выходе схемы резко уменьшается и становится отрицательным U_вых^–. Пренебрегая напряжением смещения ОУ можно считать, что скачкообразный переход схемы в состояние с противоположным по знаку выходным напряжением происходит тогда, когда напряжения на входах операционного усилителя становятся равны: