Опис установки

Експериментальне дослідження електронних пристроїв на основі операційних підсилювачів виконують на лабораторному стенді (рис. 1, додаток 2). На передній панелі стенда розташований: операційний підсилювач DA1 з реостатом RP5 «Уст.0»; набір резисторів і конденсаторів; два регульованих джерела постійної напруги U₁, U₂ з реостатами RP1, RP2; регульоване джерело змінної напруги U₃ з реостатом RP3; вимикачі SВ1, SВ3; перемикач SВ2; вольтметри PV1, PV2 і вимикач QS1 «Мережа» з індикаторною лампочкою.

Дослідження інвертуючого підсилювача виконують на установці (рис. 3.8). Вхід підсилювача з'єднують з виходом джерела постійного регульованої напруги U₁. Реостатом RP1 встановлюють напругу U_вх, вольтметрами PV1, PV2 вимірюють відповідно вхідні і вихідні напруги підсилювача в режимі холостого ходу і навантаження.

Рис. 3.8. Схема установки для дослідження інвертуючого підсилювача.

Дослідження інвертуючого суматора виконують на установці (рис. 3.9). Входи суматора з'єднують із джерелами постійних регульованих напруг U₁, U₂. Реостатами RP1, RP2 установлюють відповідно напруги U_вх1, U_вх2, які вимірюють вольтметром PV1, а вихідну напругу суматора – вольтметром PV2.

Рис. 3.9. Схема установки для дослідження інвертуючого суматора.

Дослідження інвертуючого інтегратора виконують на установці (рис. 3.10). Реостатом RP1 установлюють, а вольтметром PV1 вимірюють вхідну напругу U_вх. Кнопкою SВ3 розряджають конденсатор С перед початком інтегрування. Двоколовою кнопкою SВ1 вмикають вхід інтегратора до джерела постійної регульованої напруги U₁, а також секундомір РТ1. Вольтметром PV2 вимірюють вихідну напругу, а секундоміром – час інтегрування t.

Рис. 3.10. Схема установки для дослідження інвертуючого інтегратора.

Дослідження інвертуючого диференціатора виконують на установці (рис. 3.11). Вхід диференціатора з'єднують з виходом джерела регульованої синусоїдної напруги U₃ частотою f = 50 Гц. Реостатом RP3 установлюють, вольтметрами PV1, PV2 вимірюють відповідно вхідну і вихідну напруги диференціатора, а на екрані двопроменевого осцилографа PG1 спостерігають їхні часові діаграми.

Рис. 3.11. Схема установки для дослідження інвертуючого диференціатора.

Дослідження тригера Шмітта виконують на установці (рис. 3.12), де вхід тригера з'єднують з виходом джерела регульованої постійної напруги U₁. Реостатом RP1 змінюють вхідну напругу, а вольтметрами PV1, PV2 вимірюють вхідну і вихідну напруги тригера.

Рис. 3.12. Схема установки для дослідження тригера Шмітта.

Проведення дослідів

1. Ознайомитися з розміщенням органів керування, вимірювальних приладів і інших пристроїв експериментального стенда (рис. 1 додаток 2) і записати їхні технічні характеристики до протоколу іспиту.

Примітка. Перед проведенням всіх дослідів необхідно компенсувати дрейф нуля ОП. Для цього входи гнізд операційного підсилювача U_вх з’єднати з виводом нульової точки установки. До гнізда U_вих ввімкнути вольтметр PV2 і реостатом RP5 "Уст. 0" встановити його стрілку у нульове положення.

2. Скласти експериментальну установку (рис. 3.8) для дослідження інвертуючого підсилювача. Опори резисторів R₁ = ...кОм, R₂ = ...кОм, R₀ = ...кОм, R_н = ...кОм установити за вказівкою керівника.

3. Після перевірки керівником правильності з'єднань увімкнути стенд вимикачем QS1 «Мережа» до джерела живлення. Одержати статичну характеристику інвертуючого підсилювача у режимі холостого ходу (при вимкнутому резисторі навантаження R_н). Реостатом RP1 повільно підвищувати вхідну напругу U_вх від -10 В...0...+10 В. Вхідні і вихідні напруги вимірювати відповідно вольтметрами PV1, PV2.

Дані спостережень записати в таблицю:

№ досліду	Uвх, В	Uвих, В		Примітки
		Режим роботи
		холостий хід	під навантаженням
1…5				Uвх < 0
6…10				Uвх > 0

4. Одержати статичну характеристику інвертуючого підсилювача під навантаженням. Для цього ввімкнути резистор R_н до виходу ОП і повторити досліди пункту 3. Дані спостережень записати в таблицю пункту 3. Вимкнути вимикач QS1.

5. Скласти установку (рис. 3.9) для дослідження інвертуючого суматора. Опори резисторів R₁ = ...кОм, R₂ = ...кОм, R₀ = ...кОм R_н= ...кОм установити за вказівкою керівника. Після перевірки керівником правильності з'єднань увімкнути вимикач QS1 «Мережа».

Реостатами RP1, RP2 установити напруги U_вх1, U_вх2, відповідно варіанту, що задає керівник. Вольтметрами PV1, PV2 вимірювати вхідні і вихідні напруги суматора.

Дані спостережень записати в таблицю. Вимкнути вимикач QS1.

№ досліду	Uвх1, В	Uвх2, В	Uвих, В	Примітки
1				Uвх1 > 0; Uвх2 > 0
2				Uвх1 > 0; Uвх2 < 0
3				Uвх1 < 0; Uвх2 > 0
4				Uвх1 < 0; Uвх2 < 0

6. Скласти установку для дослідження інвертуючого інтегратора (рис. 3.10). Розрахувати параметри інтегруючого RC-кола так, щоб його стала інтегрування складала біля:  = RС  1,0 с. Установити розрахункові значення R =...кОм і C =...мкФ.

Після перевірки керівником правильності з'єднань увімкнути вимикач QS1 «Мережа». Реостатом RP1 установити вхідну напругу U_вх = 1,0 В. Увімкнути вольтметр PV2 до виходу інтегратора, ввімкнути кнопку SВ3 і розрядити конденсатор С. Кнопкою SВ1 ввімкнути напругу U_вх  на вхід інтегратора, яка одночасно вмикає електричний секундомір РТ1 до джерела живлення.

Виміряти секундоміром відрізки часу інтегрування t₁, t₂, t₃, коли вихідна напруга інтегратора U_вих досягає відповідних значень -4 В, -8 В, -12 В. Дані спостережень записати в таблицю (дослід 1).

№ досліду	Вхідна напруга Uвх, В	Час інтегрування t, c						Примітки
								Вихідна напруга Uвих, В
		t1	t2	t3	t4	t5	t6
1	1				—	—	—	–4, –8, –12
2	–1	—	—	—				+4, +8, +12

7. Установити реостатом RP1 вхідну напругу U_вх  = -1,0 В і повторити досліди аналогічно пункту 6, визначаючи час інтегрування t₄, t₅, t₆, коли напруга на виході інтегратора U_вих досягає відповідно значень +4 В, +8 В, +12 В. Дані спостережень записати в таблицю пункта 6 (дослід 2). Вимкнути вимикач QS1.

8. Скласти установку (рис. 3.11) для дослідження інвертуючого диференціатора. Розрахувати параметри RC-кола так, щоб коефіцієнт передачі диференціатора на частоті f = 50 Гц був К_д = = 2fRC  5. Встановити на установці розрахункові значення R = ...кОм, С = ...мкФ. Після перевірки керівником правильності з'єднань увімкнути вимикач QS1 «Мережа». Реостатом RP3 установити вхідну напругу U_вх, при якому вихідна напруга диференціатора не спотворює свою гармонійну форму. Вольтметрами PV1, PV2 вимірювати вхідну і вихідну напруги і записати їх у таблицю:

№ досліду	Uвх, В	Uвих, В	Примітки
1

Ввімкнути двопроменевий осцилограф PG1 до входу і виходу диференціатора і скопіювати з його екрана сумісні часові діаграми вхідних і вихідних напруг. Вимкнути вимикач QS1.

9. Скласти установку (рис. 3.12) для дослідження тригера Шмітта, опори резисторів R₁ =...кОм, R₂ =...кОм установити за вказівкою керівника. Після перевірки керівником правильності з'єднань увімкнути вимикач QS1 «Мережа». Реостатом RP1 повільно підвищувати вхідну напругу U_вх від U_вх.min = ‑10 B до U_вх.max = 10 B щораз приблизно на 4 В. Вхідні і вихідні напруги вимірювати вольтметрами PV1, PV2. Зафіксувати вхідну напругу, при якої вихідна напруга стрибкоподібно змінює свій знак. Потім реостатом RP1 також повільно зменшувати вхідну напругу від U_вх.min = 10 B до U_вх.max = ‑10 B і повторити описаний вище дослід. Дані спостережень записати в таблицю. Вимкнути вимикач QS1.

№ досліду	Uвх, В	Uвих, В	Примітки
1...5			Збільшувати Uвх= -10...10 В
6..10			Зменшувати Uвх= 10...-10 В