Исследование компаратора на операционном усилителе

Лабораторная работа № 3

Исследование компаратора на операционном усилителе

1. В программе Electronics Workbench соберите схему по рисунку 1 с операционным усилителем, включенным как повторитель напряжения с заземленным входом. Тип усилителя установите согласно таблице 1 в соответствии с вариантом.

Таблица 1

Рисунок 1

Включите режим моделирования, запишите показания вольтметра М1.

2. Разорвите цепь отрицательной обратной связи ОУ, то есть, отсоедините от выхода ОУ инвертирующий вход и соедините его с источником напряжения смещения  V3 такой же величины и полярности, что и показание вольтметра М1 в п. 1 (см. рисунок 2). Показание вольтметра М1 представляет собой минимальный сдвиг выхода ОУ, достигаемый при балансировке.

Рисунок 2

3. В режиме Parameter Sweep получите зависимость сдвига выхода ОУ в схеме с разомкнутой обратной связью от напряжения смещения V3.

На рисунке 4 представлены установки параметров режима, на рисунках 5 и 6 – исходный и растянутый графики зависимости напряжения сдвига выхода ОУ от напряжения смещения на его входе.

                             Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

4. Подайте с генератора функций на неинвертирующий вход усилителя напряжение треугольной формы низкой частоты (10 – 20 Гц) и небольшой амплитуды, достаточной для переключения компаратора, как это показано на рис. 7. Определите пороги переключения компаратора по осциллограмме, как это показано на рисунке 8.

На осциллограммах рис. 8 порог переключения из нуля в единицу составляет -156 мкВ, порог переключения из единицы в нуль составляет 122 мкВ, длительность переднего фронта 150 мкс, заднего – 170 мкс.

Рисунок 7

Рисунок 8

5. Увеличьте входное напряжение до 1 В. Получите осциллограммы входного и выходного сигналов, определите пороги переключения компаратора и длительности фронтов выходного сигнала.

Осциллограммы приведены на рис. 9.

Рисунок 9

Как следует из таблички на рис. 9, порог переключения компаратора из «1» в «0» составляет 88 мВ, а из «0» в «1» -65 мВ, длительности фронтов выходного сигнала – по 4 мс.

3. Введите в компаратор положительную обратную связь по рисунку 10 и увеличьте амплитуду входного сигнала до 0,5 В и частоту до 1 кГц. Получите осциллограммы входного и выходного сигналов, определите пороги переключения компаратора и длительности фронтов выходного сигнала.