5 Лабораторная работа. Исследование работы аналогового компаратора

Цель работы: изучение работы аналогового компаратора.

 

5.1 Предварительная подготовка.

 

5.1.1 Предварительно, до выполнения лабораторной работы, изучить по рекомендованной литературе схему компаратора и принцип его работы.

5.1.2 Изучить задание на лабораторную работу и методические указания к ней.

5.2.3 По справочнику записать паспортные данные и перерисовать характеристики ОУ LM741.

 

5.2 Используемые приборы и элементы:

 

5.2.1 Центральный процессор PU-2000.

5.2.2 Печатная плата EB-122.

5.2.3 Цифровой универсальный прибор.

5.2.4 Осциллограф.

5.2.5 Генератор сигналов.

 

5.3 Задание

 

5.3.1 Исследовать работу компаратора в качестве формирователя прямоугольных импульсов из напряжения синусоидальной формы.

5.3.1.1 Исследовать работу компаратора при подаче входного сигнала на инвертирующий вход, а опорного напряжения на неинвертирующий вход операционного усилителя.

5.3.1.2 Исследовать работу компаратора при подаче входного сигнала на неинвертирующий вход, а опорного напряжения на инвертирующий вход операционного усилителя.

5.3.2 Исследовать работу компаратора в качестве формирователя прямоугольных импульсов из напряжения треугольной формы.

 

5.4 Методические указания к выполнению лабораторной работы

 

          5.4.1 Вставить печатную плату EB – 122 в систему PU– 2000. Компаратор на плате EB – 122 находится в левом верхнем углу.

          5.4.2 К п. 5.4.1.1. Собрать схему по рисунку 8. Поставить перемычки «а» и «б».

         5.4.3 Подключить PS-1 к вольтметру.

         5.4.4 Подключить к инвертирующему входу Vin компаратора выход генератора сигналов.

5.4.5 Подключить канал 1 осциллографа к входу и канал 2 к выходу компаратора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8

5.4.6 Включить стенд. Отрегулировать источник питания PS-1 на 2 вольта.

5.4.7 Ошибка! Ошибка связи. 5.4.8 Наблюдать изменение U_вых  при изменении опорного напряжения, снимаемого с PS-1 U_ОП от 0 с шагом 1 В до 5 В  при постоянном U_вх=2,5 В.

          5.4.8 Зарисовать сигналы U_вх и U_вых с экрана осциллографа.

          5.4.9 К п. 5.4.1.2. Собрать схему по рисунку 5.1. Поставить перемычки «в» и «г», разомкнув перемычки «а» и «г».

          5.4.10 Наблюдать изменение U_вых при изменении опорного напряжения, снимаемого с RV1 на инвертирующий вход ОУ от 0 с шагом 1 В до 5 В  при постоянном U_вх= 2,5 В. Зарисовать осциллограммы. Сделать выводы.

          5.4.11 К пункту 5.4.2 Отрегулировать генератор сигнала на последовательность треугольных импульсов амплитудой 4,7 В и частотой 1кГц. Установить смещение сигнала генератора на величину 0,3В до получения временной диаграммы, как на рисунке 9, на осциллографе при подключении выхода генератора к каналу I осциллографа.

Рисунок 9

Смещение сигнала на 0,3 В делается для того, чтобы минимизировать влияние смещения сравнивающего устройства и остаточного напряжения источника питания PS-1.

5.4.14 Подключить генератор сигнала к инвертирующему входу U_ВХ. операционного усилителя.

5.4.15 Подключить выход компаратора ко второму входу осциллографа.

5.4.16 Зарисовать сигналы U_вх и U_вых.

5.4.17 Изменять напряжение источника питания (PS-1) U_ОП от 0 с шагом 1 В до 5 В.

5.4.18 Отрегулировать источник питания PS-1 на 2 вольта.

5.4.19 Медленно изменять входные напряжение от 0 В до 5 В.   Наблюдать изменения осциллограммы на выходе. Сделать выводы.

 

         Контрольные вопросы

 

1 Для чего используется компаратор?

          2 Нарисуйте временные диаграммы U_вх⁺, U_вх^¯, U_вых, если U_вх^¯- синусоидальное напряжение, а U_вх⁺ - положительное постоянное напряжение (U_вхm⁺<U_вхm^¯ ), источник питания ОУ двуполярный.

          3 Нарисуйте временные диаграммы U_вх⁺, U_вх^¯, U_вых, где U_вх^¯- постоянное отрицательное напряжение, U_вх⁺- синусоидальное напряжение, причем  |U_вх^¯|< U_вх⁺ . Источник питания ОУ- двуполярный.

          4 От чего зависят параметры выходных импульсов компаратора?

          5 Можно ли использовать аналоговый компаратор в качестве амплитудного селектора?  

 

6 Лабораторная работа. Исследование автоколебательного мультивибратора

     Цель работы: изучение принципа действия мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме.

 

6.1 Предварительная подготовка

 

6.1.1 Предварительно по рекомендованной литературе изучить теоретические сведения о мультивибраторе.

6.1.2 Изучить задание к лабораторной работе и методические указания к ней.

 

6.2 Используемые приборы и элементы

 

6.2.1 Печатная плата EB-122.

6.2.2 Центральный процессор PU-2000.

6.2.3 Осциллограф.

6.2.4 Цифровой универсальный прибор.

 

6.3 Задание

 

6.3.1 Собрать схему автоколебательного мультивибратора.

6.3.2 Измерить амплитуду U_ВЫХ, длительность t_{И ВЫХ}, период следования T_ВЫХ выходных импульсов. Зарисовать временные диаграммы импульсов на выходе U_ВЫХ  мультивибратора, на неинвертирующем входе U_ВХ.

6.3.3 Исследовать зависимость параметров выходных импульсов (Т_ВЫХ, U_ВЫХ, t_{И ВЫХ} ) от параметров времязадающей цепи.

6.3.4 Исследовать зависимость параметров выходных импульсов от значения R₁ в цепи положительной обратной связи.

6.3.5 Рассчитать длительность импульсов t_{И ВЫХ}, период повторения Т_ВЫХ  и сравнить их с экспериментальными данными.