Правила роботи з осцилографом С1-55 2 страница

Для фільтра нижніх частот (ФНЧ) верхня частота зрізу визначається за формулою:

 

(3.3)

 

Для фільтра верхніх частот (ФВЧ) нижня частота зрізу визначається за формулою:

 

(3.4)

 

Резонансна частота смугового фільтра визначається за формулою:

 

(3.5)

 

Порядок виконання роботи

 

1 Підготувати до роботи осцилограф С1-55 та універсальний стенд
у відповідності до додатків А і Б. Накладна панель на стенді за № 6.

2 Дослідити неінвертуючий підсилювач (див. рис. 3.1, а).

Зняти та побудувати передатну характеристику підсилювача , для чого з'єднати провідником гнізда та . Вимірювати рівень вхідної та вихідної напруги слід за допомогою двох каналів осцилографа ( приєднати до (І), а – до (ІІ)). Змінюючи ручкою “ ” вхідну напругу від мінімуму до максимуму визначити відповідні значення . Дані звести до таблиці 3.1.

 

Таблиця 3.1

, В	-10	…	+10
, В		…

 

Для лінійної частини характеристики розрахувати коефіцієнт підсилення за формулою (3.1).

Примітка. Вимірювання та можна здійснювати за допомогою цифрового вольтметра.

3 Дослідити інвертуючий підсилювач (див. рис. 3.1, б).

Зняти та побудувати передатну характеристику підсилювача , для чого з'єднати провідником гнізда та і змінювати за аналогією з п. 2, при цьому повинен бути вимкненим. Потім натиснути кнопку “ ” і повторити спочатку п. 3. Дані звести до таблиці 3.2.

 

Таблиця 3.2

 

, В	-10	…	+10
, В	вимкнений		…
увімкнений		…

 

За даними таблиці 3.2 побудувати передатні характеристики та визначити коефіцієнти підсилення за формулою (3.2).

4 Дослідити схему додавання напруги на базі інвертуючого підсилювача (див. рис. 3.1, б).

Натиснути кнопку “ ” та з'єднати провідниками гнізда з та з . Для трьох значень вхідної напруги визначити відповідні значення вихідної напруги і дані звести до таблиці 3.3.

 

Таблиця 3.3

 

, В	+1	+1	+2
, В	+1	-2	-3
, В
Розраховане , В

 

розраховане визначається за формулою:

 

(3.6)

 

де кОм.

5 Дослідити роботу активного фільтра (див. рис. 3.2):

а) зняти та побудувати амплітудно-частотну характеристику ФНЧ, для чого натиснути кнопки “ ” та “ ”. Характеристика знімається шляхом вимірювання напруги (гніздо ) при = 3 В, яка підтримується постійною за допомогою ручки . Частоту вхідного сигналу змінювати від 0,08 до 20 кГц, при цьому ручка “ ” повинна находитись
у крайньому лівому положенні. Дані звести до таблиці 3.4;

 

Таблиця 3.4

 

, В
, кГц	0,08	…
, В		…

 

б) зняти та побудувати амплітудно-частотну характеристику ФВЧ (кнопки “ ” та “ ” відтиснуті). Порядок виконання – у відповідності
до п. 5,а;

в) зняти та побудувати амплітудно-частотну характеристику смугового фільтра (кнопка “ ” відтиснута, а “ ” – натиснута). Порядок виконання – у відповідності до п. 5,а;

г) визначити всі граничні частоти за формулами (3.3)–(3.5).

Примітка. При виконанні роботи шляхом моделювання на комп'ютері всі параметри елементів обирати у відповідності до рисунків 3.1 та 3.2.

 

3.3 Зміст звіту

 

1 Схеми дослідів.

2 Таблиці з результатами і графіки.

3 Висновки з кожного пункту досліджень.

 

3.4 Контрольні питання

 

1 Як визначити коефіцієнти підсилення схем на операційних підсилювачах?

2 Види фільтрів.

3 Принцип роботи активних фільтрів.

4 Розрахунок смуги пропускання активних фільтрів.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 4

 

Дослідження перетворювачів аналогових сигналів

 

Мета роботи: вивчити принципи дії та експериментально дослідити схеми визначення модуля сигналу, пристрою вибірки-зберігання (ПВЗ) та пікового детектора (ПД).

 

4.1 Короткі теоретичні відомості

 

Перед виконанням дослідів необхідно вивчити роботу схем перетворення сигналів за літературою [3].

Схема визначення модуля сигналу наведена на рисунку 4.1.

Вказана схема складається з підсилювача (DА1) та активного випрямляча на DА2, який у залежності від полярності вхідного сигналу змінює знак коефіцієнта передачі підсилювача.

Рисунок 4.1 – Схема визначення модуля сигналу

 

Схема працює відповідно до алгоритму:

 

 

Якщо < 0, то діод VD буде відкритим і з’єднує неінвертуючий вхід DА1 із загальною шиною через мале значення вихідного опору DА2, який працює в режимі повторювача напруги. DА1 при цьому має коефіцієнт передачі , тобто .

При > 0 діод VD закритий і коефіцієнт передачі DА1 буде дорівнювати одиниці:

 

тобто . Таким чином, вказана схема визначає модуль вхідного сигналу .

Схема пристрою вибірки-зберігання наведена на рисунку 4.2.

 

Рисунок 4.2 – Схема ПВЗ

 

При замиканні ключа підсилювачі DА1 та DА2 працюють як повторювачі напруги з високим вхідним та малим вихідним опорами,
при цьому .

При розмиканні ключа практично не змінюється до наступного замикання .

Схема пікового детектора показана на рисунку 4.3.

 

Рисунок 4.3 – Схема пікового детектора

 

Ця схема складається з двох каскадів на операційних підсилювачах DА1 та DА2, у яких забезпечується 100% зворотний зв’язок. Ключ призначений для розрядки конденсатора перед черговим вимірюванням максимуму вхідного сигналу.

Наведені схеми відповідають схемам, зображеним на накладній панелі універсального стенда. Вимірювання напруги в контрольних точках здійснюється цифровим вольтметром або осцилографом. Номінали елементів показані на схемах.

Порядок виконання роботи

 

1 Підготувати до роботи універсальний стенд відповідно до додатка А.

2 Провести дослідження схеми визначення модуля сигналу (див.
рис. 4.1):

а) зняти в масштабі експериментальні передатні характеристики всієї схеми та “ідеального діода” . змінюється ручкою “ ”, вимірюється в контрольній точці , а – у точці . Результати занести до таблиці 4.1;

Таблиця 4.1

 

, В	- 4	- 2	- 0,7	- 0,3	+ 0,3	+ 0,7	+ 2	+ 4
, В
, В

 

б) побудувати в масштабі характеристики за п. 2,а.

3 Дослідити пристрій вибірки-зберігання (див. рис. 4.2):

а) визначити швидкість зміни вихідної напруги (точка ) після закінчення вибірки, для цього з’єднати провідником гнізда та , встановити ручкою “ ” = +2 В і за допомогою осцилографа проконтролювати наявність імпульсів управління в контрольній точці . Після чого встановити сигнал = +4 В і подати його провідником на вхід ПВЗ ( ), контролювати в точці . Витягнути провідник з і відрахувати 10 секунд. Визначити, наскільки зміниться вихідна напруга
за 10 секунд і розрахувати швидкість її зміни;

б) повторити п. 3,а декілька разів для усереднення результатів експерименту;

в) розрахувати сумарний струм стікання , який визначає похибку зберігання сигналу, за виразом:

 

,

 

де – усереднена зміна вихідної напруги за = 10 сек.

4 Дослідити піковий детектор (див. рис. 4.3):

а) визначити швидкість зміни вихідної напруги (точка ) для пікового детектора та розрахувати сумарний струм стікання за аналогією з пп. 3,а, 3,б та 3,в, з’єднавши перемичкою гнізда та . подавати на вхід пікового детектора (гніздо );

б) провести дослідження пікового детектора в динамічному режимі. Для цього з’єднати перемичками гнізда з та з . Встановити та проконтролювати наявність імпульсів у точці . Накреслити в масштабі осцилографами сигналів на вході ( ) та виході ( ) пікового детектора та пояснити їх природу.

4.3 Зміст звіту

 

1 Схеми дослідів.

2 Результати вимірювань та розрахунки.

3 Осцилограми за п. 4,б.

4 Висновки з кожного пункту досліджень.

 

4.4 Контрольні питання

 

1 Робота схем, які досліджувалися.

2 Застосування пікових детекторів.

3 Розрахунок основних параметрів схеми вибірки-зберігання.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 5

 

Дослідження компараторів

 

Мета роботи: вивчити та дослідити роботу компараторів.

 

5.1 Короткі теоретичні відомості

 

Перед виконанням роботи необхідно вивчити основні схеми та методику розрахунку пристроїв порівняння аналогових сигналів за літературою [1, 3].

Схема, яка досліджується, наведена на рисунку 5.1.

На наведеній схемі операційний підсилювач DА1 працює в імпульсному (ключовому) режимі. Для цього режим може набувати тільки двох значень – та , причому

 

.

 

Рисунок 5.1 – Схема пристрою порівняння аналогових сигналів

Якщо ключ буде розімкнений, то для зміни вихідної напруги
від до необхідно, щоб виконувалась умова:

 

(5.1)

 

де – коефіцієнт підсилення операційного підсилювача без зворотного зв’язку.

Для зміни вихідної напруги від до необхідно, щоб . Таким чином, вказана схема виконує роль пристрою порівняння напруги та .

Якщо замкнути ключ , то в схемі з’явиться позитивний зворотний зв’язок за допомогою резистора і схема буде виконувати роль тригера Шмідта. Коефіцієнт зворотного зв’язку

 

.

Якщо , то амплітудна характеристика схеми буде мати область неозначеності (має гістерезис). При цьому перехід від до і навпаки буде відбуватись при різній вихідній напрузі, яка називається напругою спрацювання та напругою відпускання . Вказані напруги визначаються за формулами:

 

, (5.2)

. (5.3)

 

Вимірювати вхідну та вихідну напруги необхідно за допомогою цифрового вольтметра.

 

Порядок виконання роботи

 

1 Підготувати до роботи універсальний стенд у відповідності до додатка А (для роботи використовувати панель № 7).

2 Провести дослідження компаратора:

а) зняти та побудувати амплітудні характеристики компаратора при фіксованих значеннях (ключ розімкнений). Регулювання та виконується відповідно ручками “ ” та “ ”. Вимірювання напруги виконується на відповідних гніздах та . Встановити три фіксованих значення , для кожного з яких, повільно змінюючи в обидва боки від фіксованого , визначити моменти переходу з одного стану в інший. Отримані результати оформити в таблицю 5.1 та подати у вигляді графіків;

 

Таблиця 5.1

 

, В		+ 1	– 2
, В
, В

 

б) зняти та побудувати амплітудну характеристику компаратора при фіксованих значеннях аналогічно п. 2,а. Результати подати у вигляді графіків.

3 Виконати дослідження тригера Шмідта (ключ замкнений):

а) для трьох значень зняти та побудувати амплітудні характеристики, за якими визначити та . Для отримання амплітудної характеристики необхідно встановити , а потім, повільно змінюючи , зафіксувати момент переходів від до та навпаки. Результати звести до таблиці 5.2;

 

Таблиця 5.2

 

, B		+ 1	– 1
, B		…			…			…
, B		…			…			…

 

б) аналітично розрахувати та для трьох значень за формулами (12.2) та (12.3) та порівняти їх з експериментальними даними.

 

5.3 Зміст звіту

 

1 Схема пристрою порівняння сигналів.

2 Таблиці з результатами та графіки амплітудних характеристик.

3 Розрахунки за п. 3,б.

4 Висновки з кожного пункту досліджень.

 

5.4 Контрольні питання

 

1 Основні схеми пристроїв порівняння аналогових та цифрових сигналів.

2 Типи порогових пристроїв.

3 Схеми тригерів Шмідта на транзисторах та операційних підсилювачах.

4 Як експериментально визначити ширину гістерезису тригера Шмідта?

5 Як розрахувати та для тригера Шмідта на біполярних транзисторах?