Исследование схем решающих усилителей, страница 2

5. Небольшие габариты, низкая стоимость, высокая надёжность.

Наиболее универсальны операционные усилители с двумя входами и одним выходом (рис. 6.2). Вход усилителя, по которому не меняется фаза сигнала на выходе, обозначается "+" и называется прямым. Другой вход изменяет фазу напряжения на выходе по отношению к входному, он называется инверсным и обозначается "–". Для выполнения всех перечисленных требований ОУ должен состоять из трёх каскадов: входного, промежуточного и выходного. В ОУ широко применяется обратная связь.

4.1. Компаратор

Компаратор – это устройство, в котором происходит сравнение двух напряжений: выходного и опорного. Опорное напряжение поступает на инверсный вход, входное – на прямой.

Компаратор (рис.6.3) применяется как пороговое устройство в схемах автоматики, автогенераторах, детекторах и других устройствах.

4.2. Инвертирующий усилитель

Инвертирующий усилитель (рис. 6.4), изменяющий знак выходного сигнала относительно входного, создаётся введением по инвертирующему входу ОУ с помощью резистора R_ОС (R₃, R₄, R₅) параллельной отрицательной обратной связи по напряжения. Входной сигнал подаётся на инвертирующий вход ОУ.

Работа инвертирующего усилителя описывается соотношением

Коэффициент усиления инвертирующего ОУ определяется параметрами только пассивной части схемы

4.3. Неинвертирующий усилитель

Неинвертирующий усилитель (рис. 6.5) содержит последовательную отрицательную ОС по напряжению, поданную по инвертирующему входу, входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход. Работа неинвертирующего усилителя описывается соотношением

где R_ОС = R₂ или R₃.

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя

4.4. Сумматор на ОУ

Схему (рис.6.6) выполняют по следующим параметрам R₁ = R₂, или R_ОС = R₄, тогда

Если , то

Инвертирующий сумматор предназначен для сложения сигналов.

4.5. Интегратор на ОУ

Схема интегратора (рис. 6.7) создаётся заменой в схеме резистора R_ОС конденсатором. Работа схемы описывается соотношениями

где С_ОС = С₁ или С_ОС = С₂

Величина постоянной интегрирования τ зависит от параметров схемы ().

Масштаб интегрирования есть величина, обратная постоянной интегрирования:

Интегратор широко используют при построении аналоговых решающих и моделирующих устройств. На его основе выполняют генераторы линейно-изменяющегося напряжения.

5. Приборы

-  стенд ЭС23

-  осциллограф CI – 72

6. Подготовка стенда к работе

Тумблером "СЕТЬ" включить стенд и прогреть в течении 15 мин.

7. Методика и порядок выполнения работы

7.1. Исследование компаратора

Установить на лицевой панели накладную панель 1.1 (компаратор, рис. 6.3). Нажать кнопку с индексом "К" в зоне 1.

В зоне 4 "Источники" нажать кнопку "".

В зоне "U_ВХ" нажать кнопку "Вх₁". Вращением потенциометра "R_ВХ1" в зоне "Источники" установить определенное опорное напряжение.

В зоне "U_ВХ" нажать кнопку "Вх₂". U_ВХ изменять вращением потенциометра "R_ВХ2" в зоне "Источники" от 0 до З В и заметить при каком U_ВХ изменяется полярность U_ВЫХ. На основании наблюдений нарисовать графическую зависимость U_ВЫХ = f (U_ВХ) компаратора.

7.2. Исследование инвертирующего усилителя

Установить на лицевой панели накладную панель 1.3 (инвертирующий усилитель, рис. 6.4), нажать кнопку с индексом "ИУ" в зоне 1. В зоне "Источники" нажать кнопку "". В зоне "U_ВХ" нажать кнопку "Вх₁". В зоне 1 установить кнопку "B₁" в положение "1". Вращением потенциометра "R_ВХ1" в зоне "Источники" изменять входное напряжение от 0 до З В и зарисовать напряжение U_ВЫХ. Повторить опыт, установив кнопку "B₁" в положение "10". U_ВХ изменять от 0 до 1,5 В. Обратить внимание на знаки U_ВХ и U_ВЫХ. Результаты опытов записать в таблицу 6.1. Построить график зависимости U_ВЫХ = f (U_ВХ).

Таблица 6.1