Нелинейные преобразователи сигналов. Приобретение навыков расчета, настройки и исследования нелинейных преобразователей сигналов на операционных усилителях (ОУ)

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной Техники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 7

«Нелинейные преобразователи сигналов»

Работу выполнил студент группы 3081/4

                                                                  Преподаватель ________ 

Санкт-Петербург

2009 г.

1.  Цель работы

Приобретение навыков расчета, настройки и исследования нелинейных преобразователей сигналов на операционных усилителях (ОУ).

2.  Исходные данные:

Uвых+ = 11 В

Uвых - = -11 В

Uпит = ±15 В

K1 = 4

K2 = 0,5

K3 = 0,3

Uогр+ = 5 В

Uогр- = 5 В

Uоп = 4 В

3.  Расчет параметров схемы:

R₁=20 кОм;    R_н=10кОм;

  I.Инвертирующий выпрямитель

R₂=К₁R₁=80 кОм  (82 кОм) ;

В таблице приведено амплитудное значение напряжения на входе.

Осциллограммавходного/выходного сигнала:

  II.Двусторонний усилитель-ограничитель

U_огр⁺=5 В;        U_огр^- = –5 В;

R₃=К₂R₂ /(К₁-К₂)=11,42 кОм  (10к);

R₄=К₃R₂ /(К₁-К₃)=6,1 кОм (6,1 к);

R₁=20 кОм;

R₂=80 кОм  (82 к);

Е₀₂=Е₀₁=15В;

R₅ »R₄Е₀₂/U_огр⁺ = 20 кОм;

R₆»-R₃Е₀₁/U_огр^- = 30 кОм;

f » 1 кГц;

Осциллограмма входного/выходного сигнала:

Исследование компаратора на основе ОУ:

– без диода:

График зависимости U_вых от U_вх:

Осциллограмма входного/выходного сигнала:

– с диодом:

График зависимости U_вых от U_вх:

Осциллограмма входного/выходного сигнала:

Вывод:

При исследовании выпрямителя на основе ОУ получили линейную зависимость, небольшие искажения наблюдаются при малых значениях входного сигнала, но в общем случае это соответствует действительности.

Для зависимости Uвых(Ес) усилителя-ограничителя Uогр+=5 В Uогр-=4,8 В (Uогр+теор=5 В Uогр- теор=5 В). Экспериментальная зависимость также как и теоретическая делится на 3 линейных участка. На первом участке наклон ΔUвых/ΔЕс = K3, на втором - К1, а на третьем - K2.  Несоответствие можно объяснить несоответствием значений R3, R4, R5, R6 теоретическим.

По графику зависимости выходного напряжения от входного на компараторе (без диода) видно, что переключение происходит при Uвх=0,25В, что соответствует теории. При подаче синусоидального сигнала на выходе получаем прямоугольный сигнал в соответствии с тем, что переключение происходит при 0,25В.

У компаратора с диодом выходной сигнал ограничивается снизу значением 0,65В – напряжением отпирания диода, поэтому сигнал можно считать однополярным прямоугольным.