Исследование работы аналогового сумматора вычислительной машины АВК-32

Лабораторная работа №2

Исследование работы аналогового сумматора вычислительной машины АВК-32

Цель работы: изучить работу аналогового сумматора. Проверить экспериментально аналитическое выражение для выходного напряжения.

1.  По цветным накладкам на наборном поле машины выбираем суммирующий блок БС-31, для проведения лабораторных опытов, адрес блока (0, 10)

2.  При включении машины АВК-32  в сеть, убедились в отсутствии аварийной ситуации по контрольным лампам

3.  При включении машины на выбранном блоке БС-31 по адресу (0,10) видны сигналы неисправности, что свидетельствует о перегрузке по выходу. Проконтролируем перегрузку ОУ по выходу с помощью аналогового амперметра «на двери справа». Без обратной связи при U_вх=0 В получаем на выходе напряжение U_вых= —15 В, а такое напряжение является напряжением питания ОУ, следовательно при отсутствии обратной связи при нулевом напряжении на входе ОУ получаем напряжение на выходе стремящееся к напряжения питания ОУ.  Для устранения данной неисправности соединим суммирующую точку – а9 с резистором обратной связи – а8. Данную операцию проделываем для каждого ОУ:  для у1 соединяем точки б9 и б8, для у2 соединяем точки а14 и а15, для у3 соединяем точки б14 и б15

Объяснение неисправности следующее:

Без обратной связи ОУ представляет собой:

                                                                 R_ОС= ∞                             

 

                                         R_ПР                       +U_ИП

 

                U_ВХ= 0 В                                        -U_ИП               U_ВЫХ= -15 В     

рис.1

U_ВЫХ= K*U_ВХ , где

К- коэффициент усиления ОУ, который определяется как : К= —R_ОС/ R_ПР, но

R_ОС= ∞ и тогда для идеального К→∞, U_ВЫХ→∞, а для реального U_ВЫХ →U_ИП –перегрузка по выходу и светодиоды «неисправность» горят.

 С обратной связью ОУ представляет собой:

                                                                 R_ОС                             

 

                                         R_ПР                       +U_ИП

 

                U_ВХ= 0 В                                        -U_ИП               U_ВЫХ≈ 0 В     

рис.2

U_ВЫХ= K*U_ВХ , где

К= —R_ОС/ R_ПР, и при R_ОС= R_ПР =R1 получаем для  К=1. И при нулевом сигнале на входе ОУ получаем нулевой сигнал на выходе, и светодиоды «неисправность» гаснут.

4.  Проверяем факт инвертирования напряжения на ОУ по адресу (0,10,2).

Принципиальная схема инвертора (К=1)представлена на рис.2, при   R_ОС= R_ПР =R1. Для сбора данной схемы на наборном поле необходимо соединить следующие точки: а14 - а15,   а17 - а15, а в точку а22 подавать входное напряжение U_ВХ.

№ опыта	UВХ, В	UВЫХ, В
		Аналоговый	Цифровой
1	+10  (со стабил)	-10	-9,997
2	-10   (со стабил)	+10	+9,995
3	+7     (с  ТН1)	-7	-6,998
4	-7      (с ТН2)	+7	+6,995

5.  Проверка режима работы сумматоры

Проделаем опыт на усилителе (0,10,2).Для этого соберём схему по примеру вышерассмотренного пункта, и будем в точки а22, а21 ,а20 подавать входное напряжение от разных источников.

№ опыта	UВХ1, В К=1	UВХ2, В К=1	UВХ3, В К=1	UВХ4, В К=10	UВХ5, В К=10	UВЫХ, В
						изм.	расчёт
1	+5	+5	0	-1	0,25	-2,46	-2,5
2	0	+5	+5	2,91	-3,8	-1,041	-1,1
3	+5	0	+5	-0,1	-0,2	-6,96	-7
4	+5	0	+5	-0,07	-0,7	-2,26	-2,3
5	-10	+5	0	0,8	-0,7	3,98	4
6	+5	-10	0	0,99	-0,88	3,92	3,9
7	-10	0	+5	-0,555	0,455	6,03	6
8	+10	0	+5	-0,455	-0,555	-4,88	-4,9
9	0	+10	+5	-0,333	-0,3	-8,65	-8,67
10	+10	+5	0	-1,3	-1	8,01	+8
11	-10	0	+5	1,111	-0,33	-2,795	-2,81

6.  Наращивание сумматора

Используем схему 2-х каскадного усиления на ОУ: у0, у1, у2, у3. Данная схема позволяет нарастить число входов до 15.

 

 

 

рис.3

Усил	коэфф	№вх напр	Значение, В	UВЫХ, В		Усил.	коэфф.	UВЫХ, В
				изм.	расч.			изм.	расч.
у0	К=1	UВХ1	-10	-9,989	-10	у3	К=1	-4,987	-5
		UВХ2	10
		UВХ3	15
	К=10	UВХ4	1
		UВХ5	-1,5
у1	К=1	UВХ1	-10	+9,984	+10		К=1
		UВХ2	0
		UВХ3	+5
	К=10	UВХ4	1
		UВХ5	-1,5
у2	К=1	UВХ1	5	+4,992	+5		К=1
		UВХ2	-15
		UВХ3	10
	К=10	UВХ4	1
		UВХ5	-1,5

7.  Наращивание входов на одном ОУ

Наращивание входов сумматора на одном ОУ выполнили по следующей схеме, используя элементы одного блока БС-31 и ОУ с адресом (0,10,у2)

                  ветвь 1

                  ветвь2

                  ветвь 3

рис. 4

ветвь	коэфф. К	Наименование	Значение	UВЫХ , В
				изм.	расч.
1	1	UВХ1	+5	-2,198	-2,2
		UВХ2	+10
		UВХ3	0
2	1	UВХ1	-10
		UВХ2	+1,2
		UВХ3	-7
3	1	UВХ1	0
		UВХ2	-7
		UВХ3	+10

Собранную схему сумматора можно рассматривать как ещё один способ наращивания входов.

 Результаты опытов пункта 6 и 7 показывают о возможности применения таких схем включения ОУ, и о достаточной точности вычисления суммы напряжений.

 8 Проверка работы блока  БС-31 в режиме разрыва связей «Рсв»

Собрали схему  сумматора (0, 14, у2)

                             R1                            R1                             

 

                                         R1                       +U_{ИП             2}                   положение 1 -замкнут

                                                                                            ₁      положение2 –«Рсв»

 

       U_ВХ1                   U_ВХ2                             -U_ИП       U_ВЫХ1        U_ВЫХ2

                

 

рис.5

Входные данные:

U_ВХ1=+5 В, при К=1

U_ВХ2=+5 В, при К=1

Выходные данные:

1.  Реле в положении –1