3. Электрическая схема установки

Принципиальная электрическая схема установки приведена на рис. 2. Схема содержит операционный усилитель (ОУ) типа К553УД2, охваченный цепью отрицательной обратной связи (ООС), содержащий переключаемые элементы: конденсаторы С₁, С₂ и резисторы R₃, R₄. Кроме того, усилитель охвачен цепью положительной обратной связи (ПОС), содержащей переключаемые резисторы R₁, R₂ и R₅, R₆.

Рис. 2. Схема лабораторной установки для исследования

мультивибратора на ОУ

В схеме предусматривается подключение ёмкостной нагрузки (конденсаторы С₃ и С₄) к выходу ОУ, которая позволяет определить выходное сопротивление схемы в ключевом режиме для положительного и отрицательного перепадов выходного напряжения.

Наличие положительной обратной связи позволяет получать на выходе ОУ релаксационные колебания прямоугольной формы. Коэффициент ПОС определяется параметрами резисторов этой цепи. В частности для положения 3-8 переключателей можно написать



(5)

_П = R₁/(R₁ + R₅).

Период колебаний мультивибратора определяется постоянной времени цепи ООС и коэффициентом положительной обратной связи. Для положений 1-3-5-8 переключателей значение периода колебаний получим из формулы

T

(6)

= 2C₁R₃ln(1 + _П)/(1  _П).

Закодируем положения 1-3-5-7 переключателей логическими нулями, а положения 2-4-6-8 логическими единицами. Тогда, в общем случае, получим 16 различных комбинаций положений этих переключателей от 0000 до 1111 (в двоичном коде). Каждому из них будет соответствовать своё значение периода колебаний, определяемое выражением (6).

4. Задание

4.1. Включить установку и измерить амплитуду импульсов на выходе ОУ.

4.2. Определить экспериментально период колебаний мультивибратора для каждой из возможных комбинаций положений переключателей и амплитуду напряжения в точке КТ₁. Результаты измерений занести в таблицу 1, в первом столбце которой будет код переключателей, во втором значение периода колебаний, определённое экспериментально, в четвёртом погрешность, определяемая отклонением экспериментального значения от расчётного, а в пятом – размах напряжения на инвертирующем входе ОУ (КТ₁) – 2U_с (рис. 3).

Таблица 1

Коды переключателей	Период экспериментальный	Период расчётный	Погрешность	Размах напряжения 2Uс на инвертирующем входе
0000
0001
…..
1111

Рис. 3. Сводная таблица экспериментальных и расчётных данных

4.3. Определить постоянную времени нарастания и спада напряжения на выходе ОУ и её значение при подключении конденсаторов С₃ и С₄. Постоянная времени определяется как время нарастания напряжения на выходе мультивибратора до уровня 0,63 U_m, где U_m – амплитуда импульса. Полагая, что постоянная времени  = R_выхС, определить значение выходного сопротивления ОУ в ключевом режиме.

4.4. Измерить с помощью осциллографа и записать амплитуду импульсов на выходе ОУ.