Нелинейные преобразователи сигналов. Суммирующее устройство сравнения. Расчет параметров устройств

Рис. 3. Суммирующее устройство сравнения

2. Исходные данные

E₀₁=+15 В

E₀₂=-15 В

U_вых⁺=+11 В

U_вых^-=–11 В

K1=8

K2=1

K3=0,8

+U_огр=3 В

-U_огр=–3 В

U_оп=2 В

ΔE_с=4 В

3. Расчет параметров устройств

Rн=10 кОм

R₁=20 кОм

R₂=K₁R₁=160 кОм

R₃=K₂R₂/(K₁-K₂)=22,86 кОм

R₄=K₃R₂/(K₁-K₃)=17,78 кОм

R₅==88,9 кОм

R₆==114,3 кОм

E_с1==0,25 В

U_отп=0,65 В

Примем R₃=20 кОм  кОм

 В

4. Настройка схем устройств

Двусторонний ограничитель-усилитель:

R₃=R₄=20 кОм

R₆=121 кОм

R₅=102 кОм

5. Измерение характеристик инвертирующего выпрямителя

Зависимость выходного напряжения от входного сигнала (U_вых=f(e_с))

eс, В (ампл.)	Uвых, В (ампл.)	Uвых.теор, В (ампл.)	K1
-0,0141	0,14	0,11	-9,93
-0,0354	0,31	0,28	-8,76
-0,0566	0,48	0,45	-8,48
-0,0778	0,65	0,62	-8,35
-0,099	0,80	0,79	-8,08
-0,26	2,10	2,08	-8,08
-0,43	3,40	3,44	-7,91
-0,71	5,60	5,68	-7,89
-0,99	8,00	7,92	-8,08
-1,28	10,20	10,24	-7,97
-1,54	12,40	12,32	-8,05
-1,71	12,80	13,68	-7,49
-1,88	12,80	15,04	-6,81
-1,99	12,80	15,92	-6,43

График зависимости представлен на рис. 4.

K1_ср=–8,02

K1теор=–8

R = R_ном + δ₁,  δ₁ = 10%;

δ< δ_{допустимое}

6. Измерение характеристик двустороннего ограничителя-усилителя

Осциллограммы выходного сигнала (три стадии изменения в зависимости от величины входного сигнала) двустороннего ограничителя-усилителя на частоте 1 кГц представлены на рис. 5-7.

Зависимость выходного напряжения от входного сигнала (U_вых=f(e_с)).

Eс, В	Uвых, В	Uвых.теор, В	K		Eс, В	Uвых, В	Uвых.теор, В	K
0,000	-0,095	0,00			0,000	0,105	0,00
0,034	-0,281	-0,27	-5,47		-0,055	0,458	0,44	-6,42
0,057	-0,465	-0,46	-8,00		-0,102	0,848	0,82	-8,30
0,079	-0,652	-0,63	-8,50		-0,151	1,242	1,21	-8,04
0,105	-0,862	-0,84	-8,08		-0,196	1,618	1,57	-8,36
0,138	-1,113	-1,10	-7,61		-0,242	1,998	1,94	-8,26
0,167	-1,371	-1,34	-8,90		-0,285	2,36	2,28	-8,42
0,200	-1,639	-1,60	-8,12		-0,319	2,64	2,55	-8,24
0,236	-1,939	-1,89	-8,33		-0,360	3,18	2,58	-13,17
0,272	-2,23	-2,18	-8,08		-0,570	3,67	2,75	-2,33
0,306	-2,51	-2,45	-8,24		-0,911	4,03	3,03	-1,06
0,348	-2,79	-2,78	-6,67		-1,27	4,38	3,31	-0,97
0,533	-3,09	-2,97	-1,62		-1,66	4,77	3,62	-1,00
0,801	-3,37	-3,24	-1,04		-2,15	5,21	4,02	-0,90
1,23	-3,78	-3,67	-0,96		-2,55	5,57	4,34	-0,90
1,70	-4,22	-4,14	-0,94		-2,94	5,94	4,65	-0,95
2,12	-4,62	-4,56	-0,95		-3,49	6,45	5,09	-0,93
2,56	-5,03	-5,00	-0,93		-3,98	6,90	5,48	-0,92
2,96	-5,40	-5,40	-0,93
3,51	-5,89	-5,95	-0,89
3,90	-6,27	-6,34	-0,97

График зависимости представлен на рис. 8.

R = R_ном + δ₁,  δ₁ = 10%;

К1_ср=–7,89

K1_теор=–8

δ< δ_{допустимое}

К2_ср=–1,03

K2_теор=–1

δ< δ_{допустимое}

К3_ср=–0,95

K3_теор=–0,8

δ> δ_{допустимое}

Наиболее вероятной причиной высокой ошибки в данном случае является неточная настройка выпрямителя, а именно подобранное выше требуемого значение сопротивления R5, что обуславливает в нашем случае более низкий уровень +U_огр.

Графики

Рис. 4. Зависимость выходного напряжения от входного сигнала в инвертирующем выпрямителе.

Рис.5. Осциллограмма выходного сигнала ограничителя-усилителя в режиме насыщения.

Рис.6. Осциллограмма выходного сигнала ограничителя-усилителя при значении входного сигнала больше 3 В.

Рис.7. Осциллограмма выходного сигнала ограничителя-усилителя при незначительном превышении значения Uогр.

Рис. 8. Зависимость выходного напряжения от входного сигнала в двустороннем ограничителе-усилителе.