Нелинейные преобразователи сигналов. Исследование ряда типовых нелинейных преобразователей сигналов на основе ОУ

Рис. 2.1 Схемы исследуемых устройств.

На Рис. 2.1 приведены схему исследуемых устройств: выпрямитель на основе ОУ (Рис. 2.1а), схема выпрямителя-ограничителя (Рис.2.1б).

3.  Исходные данные

4.  Предварительные расчеты

4.1 Выпрямитель на основе ОУ

4.2 Усилитель-ограничитель

R₁=20кОм, R₂=100кОм

R₃=K₂*R₂/K₁-K₂=11.11кОм

R₄=K₃*R₂/K₁-K₃=6.38кОм

R₅=R₄*E₀₂/U_огр⁺=23.92кОм

R₆=-R₃*E₀₁/U_огр^-=41,625кОм

5.  Выполнение работы

5.1  Выпрямитель на основе ОУ

Табл. 5.1.1

Ec, В	Uвых.теор, В	Uвых.эксп, В	Ku эксп
0,018	0,09	0,101	5,611111111
0,025	0,125	0,138	5,52
0,033	0,165	0,178	5,393939394
0,046	0,23	0,245	5,326086957
0,061	0,305	0,322	5,278688525
0,08	0,4	0,442	5,525
0,091	0,455	0,485	5,32967033
0,106	0,53	0,571	5,386792453
0,202	1,01	1,05	5,198019802
0,321	1,605	1,57	4,890965732
0,431	2,155	2,14	4,965197216
0,54	2,7	2,67	4,944444444
0,741	3,705	3,71	5,006747638
0,86	4,3	4,35	5,058139535
0,944	4,72	4,71	4,98940678
1,11	5,55	5,71	5,144144144
1,591	7,955	7,85	4,934003771
1,942	9,71	9,85	5,072090628

Рис. 5.1.1 Амплитудная U_вых.m =f(Е_с)  характеристика инвертирующего выпрямителя

На рис. 5.1.1 изображена амплитудная характеристика выпрямителя на основе ОУ, построенная по теоретическим данным и экспериментальным (Табл. 5.1.1)

Из рисунка видно, что экспериментальная и теоретическая характеристики совпадают с небольшими отклонениями в нескольких точках, для определения точной погрешности отклонения экспериментальных данных от теоретических посчитаем погрешность.

K_теор = 5, К _{эксп. ср} = 5,19

δК = 0.039*100%=3.9%

Данная погрешность показывает, что выпрямитель работает достаточно точно.

Но при превышении уровня входного сигнала 1,942 В на выходе выпрямителя появляются искажения.

Осциллограммы входного и выходного сигналов приведены на временных диаграммах в Приложении 1.

5.2  Усилитель-ограничитель

Табл. 5.2.1

Ес	Uвых теор	Uвых эксп	Kэксп
0,06	-0,29	-0,26	-4,52
0,11	-0,54	-0,49	-4,56
0,22	-1,10	-1,01	-4,57
0,37	-1,86	-1,69	-4,56
0,50	-2,49	-2,42	-4,86
0,55	-2,77	-2,67	-4,82
0,64	-3,20	-3,22	-5,03
0,72	3,62	-3,62	-5,00
0,78	3,90	-4,20	-5,38
0,85	-4,43	-4,43	-5,21
0,90	-4,45	-4,32	-4,80
1,02	-4,51	-4,51	-4,40
1,88	-4,94	-4,80	-2,55
2,01	-5,01	-5,06	-2,52
2,34	-5,17	-5,12	-2,19
3,23	-5,62	-5,40	-1,67
4,29	-6,15	-6,10	-1,42
5,04	-6,52	-6,48	-1,29
6,08	-7,04	-7,00	-1,15
7,04	-7,52	-7,50	-1,07
8,31	-8,16	-7,95	-0,96
9,62	-8,81	-8,50	-0,88
10,35	-9,18	-9,01	-0,87
10,84	-9,42	-9,30	-0,86