Нелинейные преобразователи сигналов. Приобретение навыков работы, настройки и исследования нелинейных преобразователей сигналов на операционных усилителях

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический

Университет

Кафедра Автоматики и Вычислительной Техники

Отчет

по лабораторной работе №7

Нелинейные преобразователи сигналов

Выполнил студент гр. 3081/5

                

Проверил доц. каф. АиВТ    

   

Санкт-Петербург

2003

1.  Цель работы

Приобретение навыков работы, настройки и исследования нелинейных преобразователей сигналов на операционных усилителях.

2.  Исходные данные

· 

Схемы устройств.

	Инвертирующий выпрямитель		Ограничитель- усилитель

 

 

			Суммирующий триггер
	Суммирующее устройство сравнения

 

.

Расчет параметров элементов схемы:

Номиналы, взятые на макете:

3.  Выполнение работы

·  Исследование точного выпрямителя

Таблица зависимости значений выходного напряжения U_вых при изменении величины входного сигнала Е_с, полученная в результате исследования схемы а):

Снятие характеристики U_вых(е_с)

ес	Uвых	Ku	Uвых теор, В
0,00714	0,05	7,002801	0,02142
0,014	0,07	5	0,042
0,028	0,12	4,285714	0,084
0,04172	0,16	3,835091	0,12516
0,06272	0,24	3,826531	0,18816
0,08442	0,325	3,849799	0,25326
0,1	0,36	3,6	0,3
0,2	0,7	3,5	0,6
0,4	1,4	3,5	1,2
0,6	1,8	3	1,8
0,8	2,4	3	2,4
1	3	3	3
1,2	3,6	3	3,6
1,4	4,2	3	4,2
1,6	4,8	3	4,8
1,8	5,4	3	5,4
2	6	3	6
2,2	6,6	3	6,6
2,4	7,2	3	7,2
2,6	7,6	2,923077	7,8
2,8	8,4	3	8,4
3	9	3	9
3,2	9,6	3	9,6
3,4	10	2,941176	10,2
3,6	10,8	3	10,8
3,8	11,2	2,947368	11,4
4	11,6	2,9	12
4,2	11,6	2,761905	12,6

4.  Исследование усилителя-ограничителя

Таблица зависимости значений выходного напряжения U_вых при изменении величины входного сигнала Е_с, полученная в результате исследования схемы б):

Ec, В	Uвых, В	Kyc	Uвых теор, В
-15,00	7,13	0,29	7,20
-13,00	6,56	0,29	6,60
-11,00	5,99	0,29	6,00
-9,00	5,42	0,29	5,40
-7,00	4,85	0,29	4,80
-5,00	4,27	0,30	4,20
-3,00	3,68	0,36	3,60
-1,00	2,96	2,96	3,00
-0,70	2,15	3,07	2,10
-0,60	1,84	3,07	1,80
-0,50	1,54	3,08	1,50
-0,40	1,23	3,09	1,20
-0,30	0,93	3,10	0,90
-0,20	0,63	3,13	0,60
-0,10	0,32	3,22	0,30
0,10	-0,29	2,86	-0,30
0,20	-0,59	2,95	-0,60
0,30	-0,90	2,99	-0,90
0,40	-1,20	2,99	-1,20
0,50	-1,50	3,00	-1,50
0,60	-1,81	3,02	-1,80
0,70	-2,12	3,03	-2,10
1,00	-3,00	3,00	-3,00
3,00	-4,80	0,90	-3,40
5,00	-5,32	0,26	-3,80
7,00	-5,82	0,25	-4,20
9,00	-6,32	0,25	-4,60
11,00	-6,82	0,25	-5,00
13,00	-7,31	0,25	-5,40
15,00	-7,79	0,24	-5,80

5.  Расчет погрешностей

·  Для точного выпрямителя

·  Для ограничетеля-усилителя

6.  Выводы:

В ходе проведения данной работы были рассчитаны , настроены и исследованы нелинейные преобразователи сигналов на операционных усилителях.

В результате эксперимента было выявлено:

1. Выпрямитель на основе ОУ работает корректно.

Как видно из графика, выпрямитель правильно преобразовывает и усиливает переменный входной сигнал с малой амплитудой в сигнал постоянного тока. Выпрямитель является инвертирующим, т.е. при отрицательном напряжения сигнала открыт диод Д2(Uопт.=2,5В). 

Величина К1 (Ктеор.=3 ) имеет погрешность 0,33% при среднем экспериментальном значении 2,99

2. Двусторонний усилитель на основе ОУ работает корректно.

Кок видно из графика, двусторонний ограничитель-усилитель имеет три режима работы. Пока уровень входного напряжения меньше Uогр.+ (Uогр.-) диоды Д1 и Д2, с помощью источников Е01 и Е02, заперты – что обеспечивает линейную работу ограничителя с коэф. масштабирования К1. При выходном напряжении достигающем порога срабатывания ограничителя, параллельно R2 включается R3 или R4 что обеспечивает линейную работу ограничителя с коэф. К2 или К3.

Величина К1 (Ктеор.=3 ) имеет погрешность 1,2% при среднем экспериментальном значении = 3.036

Величина К2 (Ктеор.=0,2 ) имеет погрешность 2,2% при среднем экспериментальном значении = 0,244

Величина К3 (Ктеор.=0,3 ) имеет погрешность 0% при среднем экспериментальном значении = 0.3