4.2 Задание на выполнение работы

1) На основе ОУ А1 соберите схему инвертирующегося усилителя. Исследуйте ее работу (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – Схема инвертирующего усилителя

Рисунок 4.5 –Схема компаратора напряжений

2) На основе А1 постройте компаратор напряжений. Поясните назначение всех элементов схемы, исследуйте его работу (рисунок 4.5).

3) Разработайте схему выключения света при возрастании освещенности. Испытайте ее (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – Схема выключения света при возрастании освещенности

4.3 Порядок работы

1) Перед началом работы необходимо продумать, каким образом производить коммутацию между узлами схемы, разобраться в их назначении. После этого вычертить монтажную схему с указанием мест подключения перемычек, согласно которой будет производиться коммутация элементов.

2) Сборку схем производить при отключенной питающей цепи. После чего обратиться к преподавателю за разрешением на проведение лабораторной работы.

3) Для исследования работы ОУ и компаратора напряжений используйте измерительные приборы, имеющиеся на стенде.

4.4 Требования к отчету

Отчет по данной работе должен содержать:

1. цель работы;

2. схему ОУ и результаты ее исследования;

3. схему компаратора напряжений и результаты ее исследования;

4. схему выключения света при возрастании освещенности с использованием компаратора напряжений СА2.

4.5 Контрольные вопросы

1. Сколько входов и выходов у операционного усилителя?

2. Как определяется коэффициент усиления по напряжению?

3. Найдите коэффициент усиления по напряжению ОУ в схеме на рисункн 4.1.б, если = 1 кОм и = 20 кОм

4. Чему будет равно выходное напряжение того же ОУ, если входное напряжение равно

5. Из чего можно собрать компаратор напряжений?

6. Для чего в схеме компаратора напряжений используется стабилитрон?

7. Какие сигналы сравнивает компаратор в схеме АЦП?

5 Лабораторная работа №13 Аналоговое измерение температуры и преобразование результатов измерения в цифровой сигнал

Цель работы: Изучить метод измерения аналоговых сигналов при помощи операционных усилителей. Ознакомиться с методами преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал.

5.1 Общие сведения

Основной функцией датчика является преобразование входной величины любой физической природы в величину на выходе, более удобную для контроля, регулирования или управления.

Непосредственно использовать выходной сигнал датчика для воздействия на последующие элементы автоматической системы не всегда возможно.

Преобразование выходной величины датчика в удобный для последующего использования и измерения вид осуществляется в измерительных схемах. Входной величиной измерительной схемы являются переменное сопротивление или напряжение. Из большого разнообразия измерительных схем наиболее широко используются мостовые, дифференциальные и компенсационные.

Мостовые схемы применяют преимущественно совместно с датчиками, работа которых основана на изменении сопротивления. Дифференциальные схемы применяют при необходимости сравнения двух величин. Компенсационные схемы используются при измерении малых ЭДС.

С развитием интегральной схемотехники все большее распространение получают измерительные схемы на основе операционного усилителя ОУ.

Этому соответствуют такие его качественные характеристики как возможность обеспечения постоянного коэффициента усиления, малые смещения и дрейфы входных и выходных сигналов, малые выходные сопротивления и большое входное сопротивление.

Большинство технологических величин являются по своим свойствам аналоговыми величинами. Они определяются и представляются в форме, пригодной для соответствующей обработки сигнала с помощью аналоговых измерительных устройств. Для сопряжения аналоговых величин с цифровыми устройствами осуществляют дискретизацию и кодирование непрерывных сигналов. Под дискретизацией понимается преобразование непрерывных сигналов в дискретные. При этом используется дискретизация по времени и по уровню.

Дискретизация по времени выполняется путем взятия отсчетов функций U(t) в определенные дискретные моменты времени (рисунок 5.1). В результате непрерывная функция U(t) заменяется совокупностью мгновенных значений U = U( ) .Обычно моменты отсчетов выбираются на оси времени равномерно т.е. = .

Дискретизация значений функции (уровня) носит название квантования. Операция квантования сводится к тому, что вместо данного мгновенного значения сообщений U(t) передаются ближайшие значения по установленной шкале дискретных уровней. Дискретные значения по шкале уровней выбирается равномерно т.е. .

При квантовании вносится погрешность ε, т.к. истинные значения функцииu U заменяются округленными значениями .

Погрешность является случайной величиной и проявляется на выходе как дополнительный шум, наложенный на передаваемый сигнал.

Дискретизация одновременно по уровню и по времени позволяет непрерывное сообщение преобразовать в дискретное, которое затем может быть закодировано и передано методами дискретной техники.