Исследование компаратора, инвертируещего и неинвертируещего усилителей. Компаратор. Одна из схем реализации компаратора, выполненная на основе операционного усилителя, между выходом

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания содержат описания лабораторных работ по разделу «Вычислительная техника» курса «Автоматика и вычислительная техника с основами теории информации» для студентов дневного и вечернего отделения факультета оптического приборостроения, обучающихся по специальности оптическое и оптико-электронное приборостроение.

Описание каждой лабораторной работы содержит теоретическую часть, необходимую для сознательного выполнения работы, описание лабораторного стенда, план работы и указания по содержанию отчёта.

К работе необходимо готовиться заранее, чтобы при выполнении лабораторной работы основное внимание уделялось исследованию характеристик устройства и обработке результатов измерений. Черновик отчёта по работе должен предъявляться преподавателю в конце каждого занятия.

При работе в лаборатории следует строго соблюдать требования инструкции по технике безопасности при работе на электроустановках, с которой студенты знакомятся в каждом семестре перед началом лабораторных работ.

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ.

1.  Приступая к лабораторной работе, ознакомиться с используемыми источниками электропитания, чтобы выяснить величины действующих в них напряжений.

2.  Каждую работу выполнять только с помощью предназначенного для неё оборудования.

3.  После окончания сборки схемы позвать преподавателя или лаборанта для её проверки.

4.  При проведение работы не прикасаться руками к зажимам и проводам, находящихся под напряжением. Наличие напряжения на элементах схемы проверять только измерительным прибором, используя провода с изолированными наконечниками.

5.  При обнаружении неисправных приборов и аппаратов, а также при возникновении каких-либо нарушений в работе схемы или при исчезновении напряжения в питающей цепи , немедленно отключить схему и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

6.  После окончания измерений полученные результаты показываются преподавателю, и только после их проверки можно приступить к разборке схемы.

7.  7. По окончании работы выключить питание и разобрать схему. Соединительные провода аккуратно сложить в отведенном месте. Приборы установить на свои места.

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПАРАТОРА, ИНВЕРТИРУЕЩЕГО И НЕИНВЕРТИРУЕЩЕГО УСИЛИТЕЛЕЙ.

Компаратор

Компараторами называют устройства, служащие для сравнения двух аналоговых величин (в большинстве случаев - напряжений). Поэтому название компараторов – сравнивающие устройства. Один из сравниваемых сигналов имеет, как правило, постоянное или медленно меняющееся значение, называемое пороговым значением, с которым сравнивается другой переменный сигнал. Поэтому кооператоры называют также пороговыми устройствами.

Обычно компараторы вырабатывают в момент сравнения цифровые сигналы, соответствующие "О" и "1", как это следует из структурной схемы (рис.1.1 ). В состав компаратора входит: схема вычитания, образующая разность входных напряжений ; усилитель с коэффициентом усиления ; схема, определяющая знак разности сигналов (пороговый элемент); выходной каскад, обеспечивающий требуемые уровни сигнала.

Современные компараторы выпускаются в интегральном исполнении и строятся на различных принципах, в том числе с использованием операционных усилителей и туннельных диодов.

Основные параметры компараторов, определяющие точность их работы и быстродействие:

-  разрешающая способность (чувствительность)  схемы, определяемая минимальной разностью сигналов, которая может быть зафиксирована компаратором;

-   задержка распространения или время отклика - характеризуется временем с момента пересечения входным сигналом порогового уровня напряжения до момента установления уровня "О" или "1" на выходе устройства;

гистерезис компаратора - характеризует способность схемы переходить из состояния "О" в состояние "I" и обратно при разных входных напряжениях.

На рис. 1.2 представлена одна из схем реализации компаратора, выполненная на основе операционного усилителя, между выходом

Рис. 1.1

Рис. 1.2

Рис. 1.3

которого и его инвертирующим входом включен нелинейный элемент (стабилитрон). Оба входных напряжение и  подаются на инвертирующий и не инвертирующий  входы дифференциального усилителя. Дифференциальный усилитель производит операцию вычитания . Я усиливает разность в  раз  (где  – коэффициент усиления усилители без обратной связи) до величины, достаточной для достижения напряжения пробоя стабилитрона . После пробоя стабилитрона замыкается цепь отрицательной обратной связи, ограничивающая уровень выходного напряжения до величины . Статическая характеристика  компаратора показана на рис. 1.3, где символом  обозначена разрешающая способность схемы.