Нелинейные преобразователи сигналов. Исследование ряда типовых нелинейных преобразователей сигналов на основе ОУ, страница 2

      Табл.5.2.2

Ес	Uвых теор	Uвых эксп	Кэксп
-0,058	0,290	0,269	-4,638
-0,140	0,700	0,596	-4,257
-0,225	1,125	1,050	-4,667
-0,288	1,440	1,400	-4,861
-0,328	1,640	1,650	-5,030
-0,403	2,015	2,060	-5,112
-0,503	2,515	2,560	-5,089
-0,624	3,120	3,200	-5,128
-0,689	3,445	3,610	-5,239
-0,781	3,905	4,100	-5,250
-0,900	4,500	4,300	-4,778
-5,160	5,548	4,800	-0,930
-6,220	5,866	4,950	-0,796
-7,130	6,139	5,020	-0,704
-8,270	6,481	5,430	-0,657
-9,260	6,778	5,600	-0,605

Рис. 5.2.1 Амплитудная характеристика усилителя-ограничителя.

U_огр⁺=4,20 В

U_огр^-=-4,10 В

На рис. 5.2.1 – амплитудной характеристике усилителя-ограничителя можно заметить что экспериментальная характеристика достаточно точно повторяет теоретическую при положительном сигнале, но заметно отличается от характеристики при отрицательном сигнале.

Осциллограммы работы усилителя-ограничителя представлены в Приложении 2.

6.  Обработка результатов

6.1  Выпрямитель на основе ОУ

Коэффициент наклона передаточных характеристик:

К_1эксп=5,19

К_1теор=5

δ(K₁)=(5,19-5/5)*100% = 3,9%

6.2  Усилитель-ограничитель

Коэффициенты наклона передаточных характеристик:

К_1эксп = 4,87

δ(K₁)=(5-4,87)/5*100%=2,6%

К_2эксп = 0,276

δ(K₂)=(0,3-0,276)/0,5*100%=8%

К_3эксп=0,586

δ(K₂)=(0,5-0,586/0,5)=17.2%

7.  Выводы

Исследования показали, что использование выпрямителя на основе операционного усилителя позволяет производить выпрямление очень малых напряжений, у выпрямителя на основе ОУ отсутствует зона нечувствительности, по сравнению с однополупериодными выпрямителем на обычном диоде, так как у диодного выпрямителя напряжение на выходе появится только при Е_см>U_отп.

 

Построенная амплитудная характеристика (Рис. 5.1.1) показывает, что экспериментальная совпадает с теоретической, с погрешностью 3.9%, что является хорошим результатом. Учитывая то, что резисторы выбирались исходя из имеющихся на макете в последовательном и параллельном соединении.

Но выпрямители на основе ОУ имеют существенный недостаток – напряжение на выходе ОУ ограничено, поэтому такие выпрямители можно использовать только в ограниченном диапазоне.

Исследование усилителя-ограничителя доказало теоретические предпосылки относительно того, что когда выходное напряжение не достигает уровня U_огр^+/-  диоды в схеме заперты, и усилитель-ограничитель работает с коэффициентом наклона передаточной характеристики – К₁, при выходном напряжении достигающем порога срабатывания, включаются резисторы R₃ и R₄ и коэффициенты наклона передаточной характеристики изменяются на К₂ при Е_с<0, и K₃ при Ec>0.

На рис. 5.2.1 можно видеть амплитудную характеристику такого усилителя-ограничителя, на графике видно заметное отклонение экспериментальной характеристики от теоретической в области К₃, рассчитанная погрешность для этого коэффициента составила 17%. Однако в области К1 и К2 погрешность составила 2.6% и 8% соответственно, что говорит о достаточной точности работы схемы в этом диапазоне.

На приведенных осциллограммах в приложении 1 и приложении 2 можно видеть форму входного сигнала и выходного для исследованных схем.