ЗАДАНИЕ 4

Задача 1

Исходные данные для варианта 18:

На основе операционного усилителя (ОУ) проектируется неинвертирующий усилитель низкой частоты с коэффициентом усиления напряжения равным 100, минимальное входное напряжение 5 мВ.

Решение:

1 Схема неинвертирующий усилитель низкой частоты с заданными характеристиками приведена на рисунке 10.1.

Рисунок 10.1 – Схема усилителя

Входное напряжение подается на канал А осциллографа, выходное – на канал В.

2. Для коэффициента усиления равного 100 необходимо выполнение соотношения R2/R1=100. Зададимся величиной сопротивления R1=1 кОм, тогда сопротивление R2=100 кОм.

3. Найденные величины сопротивлений приведены на схеме.

4. Зададимся входным сигналом в виде синусоиды частотой 1 к Гц и амплитудой 5 мВ. Выходной сигнал при этом будет синусоида той же частоты, но с амплитудой 500 мВ (см. рисунок 10.2). Для возможности удобного одновременного просмотра двух осциллограмм добавлено смещение графиков по оси Y.

Рисунок 10.2 – Осциллограммы входного и выходного напряжений.

Задача 2

Исходные данные для варианта 18:

На основе операционного усилителя проектируется инвертирующий сумматор для выполнения заданной операции.

Вариант	Выполняемая операция	Сопротивление обратной связи, кОм	Тип сумматора
	-(5 U 1+ U 2+2 U 3)		инвертирующий

Сопротивление нагрузки значительно больше выходного сопротивления ОУ.

Решение:

1. На рисунке 11.1 приведена схема сумматора для реализации заданной операции с указанием источников питания, входного и выходного напряжений.

Рисунок 11.1 – Схема сумматора

2. Рассчитаем величину сопротивлений резисторов входных цепей.

Рисунок 11.2 – Схема сумматора с указанием токов

С учетом, того входной ток ОУ iвх близок к нулю:

,

а так как ΔU_вх ОУ также примерно равно нулю:

,

,

.

Выходное напряжение ОУ равно:

+

С учетом заданных величин определим:

кОм.

3. Найденные значения заданы на схеме. При входных напряжения 1 В выходное равно минус 8, что соответствует заданной функции – (5+2+1)

Рисунок 11.3 – Проверка работы сумматора

4. Диаграмма входных и выходных напряжений, если единичный входной сигнал составляет 1 В, построена при помощи четырехканального осциллографа

Рисунок 11.4 – Диаграмма входных и выходных напряжений

Задача 3

Исходные данные для варианта 18:

На основе операционного усилителя проектируется схема вычитания для выполнения заданной операции с гармоническими сигналами амплитуды которых 4 и -1. Выполнить расчет сопротивлений для обеспечения коэффициента усиления разности равного 3. Сопротивление нагрузки значительно больше выходного сопротивления ОУ.

Решение:

1. Схема вычитания для реализации заданной операции с указанием источников питания, входных и выходного напряжений предсталена на рисунке 12.1

Рисунок 12.1 – Схема вычитания

1. Рассчитаем величину сопротивлений резисторов для обеспечения коэффициента усиления разности равного 3:

R2/R1=R4/R3=3

Зададимся величиной R2=R4=15 кОм, тогда

R1=R3=5 кОм.

1. Укажем на схеме сопротивления резисторов.
2. Проведем вычисления для нахождения результата, подключим мульметры для определения действующего значения напряжении на двух входах и выходе:

Рисунок 12.2 – Проверка

Проверим правильность: 3*(2,8-0,7)=6,3. Схема работает правильно.

1. Осциллограммы входных и выходного сигналов приведены на рисунке

Рисунок 12.3 – Осциллограммы входных и выходного сигналов

Задача 4

Исходные данные для варианта 18:

На основе операционного усилителя проектируется схема компаратора. На вход компаратора подается гармонический сигнал амплитудой 10 В. Функция компаратора и значение опорного напряжения:

Если U_вх< U_оп, то на выходе -1 (-U_пит.) U_оп=6 В

Сопротивление нагрузки значительно больше выходного сопротивления ОУ.

Решение:

1. Схема компаратора представлена на рисунке 13.1

Рисунок 13.1 – Схема компаратора

1. Осциллограммы входного и выходного сигналов представлены на рисунке 4.2

Рисунок 13.2 – Осциллограммы входного и выходного сигналов

1. Передаточная функция представлена на рисунке 13.3.

Рисунок 13.3 – Передаточная функция

Дата добавления: 2015-07-15