close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1263.Электронная техника. Ч

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Колледж электроники и бизнеса ОГУ
Цикловая комиссия электротехнических дисциплин
А. П. Рыжков
ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА
Часть 2
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом федерального
государственного
бюджетного
образовательного
учреждения
высшего
профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в
качестве методических указаний для студентов, обучающихся по программам
среднего профессионального образования по специальности 210414.51 Техническое
обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники
Оренбург
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 621.31(075.3)
ББК 32.8
Р93
Рецензент – кандидат физико-математических наук, доцент Е.А. Корнев
Р93
Рыжков, А. П.
Электронная техника: методические указания к лабораторным работам.
в 2ч. / А. П. Рыжков; Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2014.Ч.2. – 56 с.
Методические указания содержат девять лабораторных работ по
электронной технике, и являются основным учебным руководством при
выполнении работ студентами очной формы обучения специальности
210414.51 ─ Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники
в 4 семестре.
Методические
указания
составлены
в
соответствии
с
государственными требованиями к минимуму содержания и уровню
подготовки выпускников для специальности 210414.51
среднего
профессионального образования и рабочей программой предмета
«Электронная техника».
УДК 621.31(075.3)
ББК 32.8
© Рыжков А. П., 2014
©ГОУ ОГУ, 2014
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Введение……………………………………………………………………………………..5
1 Лабораторная работа № 8. Изучение усилителя по схеме с общим эмиттером …......7
1.1 Теоретические сведения………………………………………………………………..7
1.2 Подготовка к работе………………………………………………………………..…13
1.3 План работы……………………………………………………………………………13
1.4 Контрольные вопросы…………………………………………….………………..…15
2 Лабораторная работа № 9. Изучение усилителя по схеме с общим коллектором…16
…
2.1 Теоретические сведения………………………………………………………………16
2.2 Подготовка к работе………………………………………………………………..…17
2.3 План работы……………………………………………………………………………17
…19
2.4 Контрольные вопросы……………………………………………………………….
3 Лабораторная работа № 10. Исследование без трансформаторного
…20
двухтактного усилителя …………………………………………………………………
3.1 Теоретические сведения………………………………………………………………20
3.2 Подготовка к работе………………………………………………………………. …23
3.3 План работы…………………………………………………………………….… …23
3.4 Контрольные вопросы……………………………………………………….……..…26
…26
4Лабораторная работа № 11. Изучение логических элементов НЕ, И, И-НЕ ………
4.1 Теоретические сведения………………………………………………………………26
…29
4.2 Подготовка к работе………………………………………………………………....
4.3 План работы……………………………………………………………………………30
…31
4.4 Контрольные вопросы……………………………………………………………….
5 Лабораторная работа № 12. Изучение инвертирующей схемы включения ОУ ……31
5.1 Теоретические сведения………………………………………………………………31
5.2 Подготовка к работе……………………………………………………………......…34
5.3 План работы……………………………………………………………………………34
5.4 Контрольные вопросы………………………………………………………….…..…36
6 Лабораторная работа № 13.Изучение не инвертирующей схемы включения ОУ …37
6.1 Теоретические сведения…………………………………………………………….
…37
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.2 Подготовка к работе……………………………….……………………….….…..
…..39
6.3 План работы……………………………………………………………………....…..39
6.4 Контрольные вопросы………………………………………………………….. …..41
7 Лабораторная работа № 14. Изучение вычислительных схем на ОУ…………….
…..41
7.1 Теоретические сведения……………………………………………………………..41
7.2 Подготовка к работе…………………………………………………………… …..41
7.3 План работы…………………………………………………………………………..44
7.4 Контрольные вопросы………………………………………………………….. …..45
8 Лабораторная работа № 15. Изучение схемы компаратора на ОУ …………………
…..46
8.1 Теоретические сведения……………………………………………………….……..46
8.2 Подготовка к работе…………………………………………………………..……..48
8.3 План работы……………………………………………………………………….
…..48
8.4 Контрольные вопросы………………………………………………………….…
…..49
9 Лабораторная работа № 16.Изучение схемы ЦАП с матрицей резисторов………
…..49
9.1 Теоретические сведения………………………………………………………... …..49
9.2 Подготовка к работе……………………………………….………………….... …..53
9.3 План работы…………………………………………………………………………..54
9.4 Контрольные вопросы………………………………………………..……....… …..55
Список использованных источников……………………………………………………
..…..56
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Цель
экспериментальных
работ,
выполняемых
студентами
в
лаборатории, заключается в возможно более полной реализации принципа
единства теории и практики. В процессе лабораторного практикума студент
должен:
самостоятельно,
путем
экспериментальной
проверки,
закрепить
теоретические знания, известные из курса лекций или литературы;
приобрести практические навыки в измерении важнейших статических и
динамических
характеристик
электронных
приборов,
в определении
их
параметров и проверке работы простейших электронных схем на основе этих
приборов.
Для успешного и своевременного выполнения работ требуется следующая
предварительная подготовка:
изучение соответствующего теоретического материала по литературе или
по конспекту лекций;
уяснение цели и содержания работы, указанных в начале описания
каждой лабораторной работы;
ознакомление
с
измерительными
приборами, используемыми при
выполнении каждой работы;
ознакомление с методикой предстоящего эксперимента (схемой опыта,
набором
необходимых
измерительных
приборов
и
пределов измерений,
последовательностью измерений и др.);
подготовка
исследований,
бланка
таблицами
отчета
для
с
вычерченными
занесения
по
результатов
ЕСКД
схемами
и соответствующими
координатными осями для графиков с обозначением откладываемых величин и
единиц измерений.
Подготовленность
собеседования
перед
студентов
началом
проверяется
эксперимента
преподавателями
или
в
течение
во
время
занятия.
Неподготовленные студенты к лабораторным работам не допускаются и выполняют
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
их после соответствующей подготовки в свободное от занятий по расписанию
время.
При
выполнении
лабораторных
работ
необходимо
соблюдать
меры
безопасности. Перед началом работы в лаборатории все студенты должны сдать
зачет по технике безопасности. Многие приборы в лаборатории питаются от сети
переменного напряжения 220 В. Следует помнить, что напряжение 220 В опасно
для жизни!
После допуска к выполнению работы необходимо окончательно уяснить
методику
эксперимента,
выбрать
источники
питания, необходимые
измерительные приборы и пределы измерений и собрать электрическую схему.
После сборки электрической схемы включать источники питания для
проведения
эксперимента
разрешается
только
после
проверки
схемы
преподавателем!
Работа считается выполненной, если студент представляет отчет со всеми
схемами, таблицами, графиками, вычислениями и выводами.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Лабораторная работа № 8
Тема: изучение включения транзисторов в схеме с общим эмиттером
Цель работы: исследование характеристик и параметров усилительных
каскадов на биполярных транзисторах в схеме с общим эмиттером (ОЭ) и
отрицательной обратной связью по току (ООС).
1.1 Теоретические сведения
1.1.1 Основные характеристики усилителей
Усилитель - это устройство, предназначенное для усиления мощности
входного сигнала за счет потребления энергии источников питания.
В зависимости от схемы включения биполярного транзистора (БТ),
усилители делятся на:
- усилители с общим эмиттером (ОЭ);
- усилители с общим коллектором (ОК);
- усилители с общей базой (ОБ).
Чтобы определить схему включения транзистора, достаточно выяснить на
какой его вывод подается входное напряжение Uвх и с какого вывода снимается
выходное напряжение Uвых.
Например, если в схеме Uвх подается на базу относительно эмиттера, а Uвых
снимается с коллектора тоже относительно эмиттера, то это схема усилителя с
общим эмиттером ОЭ.
К основным параметрам усилителей относятся:
1) коэффициент усиления по:
а) напряжению
Кu = Uвых./ Uвх;
б) току
Кi = Iвых./ Iвх.;
в) мощности
Кp = Pвых./ Pвх.= Кu* Кi.
2) входное сопротивление Rвх – это сопротивление между входными
зажимами усилителя для переменного входного тока, определяется по формуле
(1.1).
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Rвх = Uвх./ Iвх
(1.1)
3) выходное сопротивление Rвых – это сопротивление между выходными
зажимами усилителя для переменного тока при отключенном сопротивлении
нагрузки, определяется по формуле (1.2).
Rвых = Uвых./ Iвых.,
(1.2)
4) коэффициент полезного действия усилителя η – это отношение мощности
(Рвых), поступающей в нагрузку, к мощности, потребляемой от источника питания
(Рист), определяется по формуле (1.3).
η = Рвых./Рист.
(1.3)
К основным характеристикам усилителя относятся:
- амплитудно-частотная (АЧХ);
- фазочастотная (ФЧХ);
- амплитудная (АХ).
В общем случае коэффициент усиления по напряжению и току является
величиной комплексной, характеризующейся модулем и фазой, которые зависят от
частоты усиливаемого сигнала.
Из-за наличия в схеме усилителя реактивных элементов и зависимости
свойств транзистора от частоты коэффициент усиления
усилителя имеет
различные значения на различных частотах.
Это
явление называется частотными искажениями усилителя. Для их
оценки вводится параметр, называемый коэффициентом частотных искаженийМ( ), равный отношению коэффициента усиления на средних частотах (Кuo) к
коэффициенту усиления на данной частоте (Кu( )).
Коэффициент частотных искажений определяется по формуле (1.5).
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
M ( ) = Kuo / Ku(
Частоты,
на
которых
(1.5)
)
коэффициент
усиления
достигает
предельно
допустимого значения и определяется согласно формуле (1.5), называются
верхней
Δ
=
в.гр.
в..гр.
-
и нижней
н..гр.
н.гр.
граничными частотами (частотами среза), а разность
– полосой пропускания усилителя или диапазоном усиливаемых
частот.
Ku(
)гр.
= Kuo/ 2=0,707*Kuo,
(1.5)
Амплитудная характеристика усилителя - это зависимость амплитуды
выходного сигнала Uвых.m от амплитуды входного сигнала Uвх.m на некоторой
постоянной частоте.
Амплитудная характеристика идеального усилителя представляет прямую
линию, проходящую через начало координат, а амплитудная характеристика
реального усилителя совпадает с характеристикой идеального усилителя только на
некотором участке.
При больших входных сигналах Uвх.m > Uвх.m.max, выходное напряжение
усилителя перестает возрастать.
Это связано с тем, что рабочая точка транзистора попадает в область
насыщения или отсечки, при этом выходной сигнал искажается.
Это
явление
называется
нелинейными
искажениями
и
оценивается
коэффициентом гармоник Кг по формуле (1.6).
Кг = √∑Рп ∕ Р1 ,
(1.6)
где Рn - мощности n-ой гармонической составляющей выходного сигнала при
n=2, 3, 5, ……, Вт;
Р1 - мощность первой гармоники, Вт.
Если нагрузка усилителя активная, то коэффициент гармоник
принимает вид согласно формуле (1.7).
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кг = √∑U2nm ∕ U21m = √∑I2nm ∕ I21m,
где Unm – амплитуда напряжения
(1.7)
n-й гармонической составляющей выходного
сигнала, начиная со второй гармоники, В;
U1m - амплитуда напряжения первой гармонической составляющей выходного
сигнала, В;
Inm - амплитуда тока
n-й гармонической составляющей выходного сигнала,
начиная со второй гармоники, А;
I1m – амплитуда тока первой гармонической составляющей выходного
сигнала, А.
При малых входных сигналах, если выполняется следующее условие (1.8)
Uвx. m < Uвx. m min
(1.8)
то, выходное напряжение усилителя, остается практически постоянным и
равным Uвыx.m.min. Напряжение Uвx.m.min называется напряжением собственных
шумов усилителя.
Собственные шумы усилителя обусловлены различными помехами и
наводками, а также непостоянством электрических процессов во времени.
Отношение
Uвx.m.max/Uвx.m.min = D называется динамическим диапазоном
усилителя.
1.1.2 Усилительный каскад на БТ с ОЭ
Наиболее распространенная схема усилительного каскада на биполярном
транзисторе с ОЭ представлена на рисунке 1.1.
Входное усиливаемое переменное напряжение Uвх подводится к входу
усилителя через разделительный конденсатор Cp1.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Конденсатор Cp1 разделяет источник входного сигнала и базовый вход
усилителя по постоянному току, чтобы исключить нарушение начального режима
работы транзистора VT1.
Усиленное переменное напряжение, выделяемое на коллекторе транзистора
VT1, подводится к внешней нагрузке с сопротивлением Rн через разделительный
конденсатор
Ср2.
(коллекторной)
Этот
цепи
конденсатор
транзистора
служит
и
внешней
для
разделения
нагрузки
по
выходной
постоянной
составляющей коллекторного тока IкA.
Значение IкA и других постоянных составляющих токов и напряжений в цепях
транзистора зависят от режима работы по постоянному току (положения рабочей
точки на нагрузочной прямой).
Положение рабочей точки, т.е. значение начального тока базы IбА задается
делителем RI, R2. При отсутствии входного переменного сигнала в цепи
коллектора протекает постоянный ток IкA, значение которого определяется по
формуле (1.9):
+ Uп
R1
Rк
Ср2
Ср1
Rвн
VT1
V1
+
Eu
Uвх
Uвых
Cэ
R2
Rэ
Рисунок 1.1 – Схема усилителя на биполярном транзисторе с ОЭ
UкэА + IкA*Rк + IэA *Rэ = UкэА + IкA(Rк + Rэ) = Eк,
(1.9)
где Rк - сопротивление в цепи коллектора, Ом;
Rэ - сопротивление в цепи эмиттера, Ом.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Решив это уравнение относительно тока IкА, получим динамическую
характеристику транзистора по постоянному току, которая рассчитывается по
формуле (1.10).
IкA = Eк/(Rк+Rэ) - UкэА/(Rк+Rэ).
(1.10)
Это выражение представляет собой уравнение прямой линии, проходящей
через точки с координатами: (Ек, 0);(0, Eк/Rкэ), изображенными на выходных
характеристиках транзистора.
Усилительные каскады могут работать в одном из режимов: А, В, С, АВ,
определяемых начальным положением рабочей точки при отсутствии входного
переменного сигнала.
При работе транзистора в активном (усилительном) режиме (класс А)
начальное положение рабочей точки должно быть таким, чтобы ток через активный
элемент транзистора протекал в течение всего периода изменения
входного
сигнала, а амплитудное значение выходного тока Iкm не превышало начального
тока IкA.
Начальное положение рабочей точки обеспечивается делителем напряжения
R1, R2, значения которых определяется соотношениями
(1.11), (1.12):
R1 = (Eк – UбэА - Urэ)/(Iдел + IбА),
R2 = (UбэА + Urэ)/Iдел,
(1.11)
(1.12)
где Iдел = (2...5)IбА - ток в цепи делителя;
URэ = (0,1...0,25)Ек - для каскадов предварительного усиления.
При обеспечении режима работы транзистора необходимо осуществить
температурную стабилизацию положения рабочей точки. С этой целью в
эмиттерную цепь введен резистор Rэ, на котором создается напряжение
отрицательной обратной связи ООС по постоянному току URэ.
Для устранения ООС по переменному току при наличии
входного
переменного сигнала резистор Rэ шунтируют конденсатором Сэ, сопротивление
которого на частоте усиливаемого сигнала должно быть незначительным.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Аналитический расчет коэффициентов усиления по току, напряжению и
мощности, а также входного и выходного сопротивлений производится по
эквивалентным схемам усилительного каскада для различных диапазонов частоты
входного сигнала.
1.2 Подготовка к работе
1.2.1 Изучить принцип работы схем усилительных каскадов на БТ с ОЭ.
1.2.2 Изучить порядок расчета схем усилительных каскадов БТ с ОЭ и ОК.
1.2.3 Нарисовать схемы исследуемых усилительных каскадов.
1.2.5 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
1.3 План работы
1.3.1 Собрать генератор синусоидальных колебаний согласно рисунку 1.2.
Рисунок 1.2 – Схема генератора синусоидальных колебаний
1.3.2 Собрать схему усилителя без шунтирующего конденсатора в цепи
эмиттера, на основе рисунка 1.3.
1.3.3 Подать на вход усилителя от генератора ГС1 синусоидальный сигнал
частой f = 1 кГц и амплитудой Uвх m = 0,05 В.
1.3.5 Установить значение сопротивления резистора R23 таким, при котором
искажения сигнала на выходе будут наименьшие (по осциллографу).
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.3.5 Замерить с помощью осциллографа амплитуду выходного сигнала
Uвых.m, рассчитать коэффициент усиления каскада по напряжению.
1.3.6 Изменяя величину сопротивления R23, по осциллографу определить
момент появления в выходном сигнале больших нелинейных искажений и
зарисовать осциллограмму этого напряжения.
1.3.7 Включить емкость в цепь эмиттера и выполнить операции п.п. 1.3.3,
1.3.5, 1.3.5.
1.3.8 Установить амплитуду входного сигнала Uвх m=0,05 В - const. Изменяя
частоту входного сигнала F от 0 до 100 кГц (рекомендуемые частоты, Гц: 20 , 50,
200, 500; 1000, 5000, 20*103, 50*103 , 75*103 , 100*103, 1*106), снять амплитудночастотную характеристику усилителя и построить ее в логарифмическом масштабе.
Рисунок 1.3 – Схема усилителя на БТ с ОЭ
1.3.9 Заполнить таблицу 1.1, в которой поместить результаты измерений и
вычислений
для
построения
логарифмической
амплитудно-частотной
характеристики (ЛАЧХ) при условии:.Uвх.m = 0,05 В – const;
коэффициент
усиления Ku = Uвых..m/ Uвх.m. согласно формуле (1.13).
Ku = f(lgF)
(1.13)
1.3.10 Подать на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой f=1кГц.
Изменяя амплитуду входного сигнала Uвх.m от 0 до 0,5 В согласно таблице 1.2,
измерить Uвых.m.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.1 – Результаты измерений и вычислений
20 50 200 500 1000 5000 20000 50*103 75*103 100*103 1*106
F, Гц
Uвых.m,
В
Ku
1.3.11.Построить амплитудную характеристику усилителя согласно формуле
(1.15).
Uвых.m =f(Uвх.m)
(1.15)
1.3.12 Для каждого значения Uвх.m пронаблюдать осциллограмму выходного
напряжения. Определить Uвх.m в момент появления
существенных нелинейных
искажений Uвых и зарисовать осциллограмму.
Таблица 1.2 – Результаты измерений
Uвх.m, мВ
Uвых.m, мВ
0
5
20
60
100
150
200
250
500
1.3.13 Сравнить результаты теоретических расчетов и практических
исследований, сформулировать выводы по каждому пункту рабочего задания.
1.4 Контрольные вопросы
1.4.1 Определить по принципиальной схеме усилительного каскада способ
включения транзистора.
1.4.2 Объясните назначения отдельных компонентов схемы усилителя с ОЭ.
1.4.3 Когда следует применять усилительные каскады, включенные по схеме
с ОЭ?
1.4.4 Назовите способы задания режима работы транзистора в усилительных
каскадах?
1.4.5 Объясните влияние температуры на режим работы усилительных
каскадов.
1.4.6 Какие вы знаете способы температурной стабилизации режима работы
усилительных каскадов?
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2 Лабораторная работа № 9
Тема:
изучение
типовой
схемы
включения
транзисторов
с
общим
коллектором.
Цель работы: исследование характеристик и параметров усилительных
каскадов на биполярных транзисторах в схемах с общим коллектором.
2.1 Теоретические сведения
Усилительный каскад на биполярном транзисторе (БТ) с общим коллектором
называется эмиттерный повторитель.
Эмиттерный повторитель (ЭП) представляет собой усилитель тока и
мощности, выполненный на транзисторе по схеме с общим коллектором (ОК).
Схема ЭП представлена на рисунке 2.1.
+ Uп
R1
Ср1
Rвн
VT1
V1
Eu
Uвх
Ср2
Uвых
R2
Rэ
Рисунок 2.1- Схема эмиттерного повторителя
Сопротивление нагрузки включается в эмиттерную цепь транзистора. ЭП
обладает повышенным входным и пониженным выходным сопротивлениями. Его
входное и выходное напряжения совпадают по фазе и незначительно отличаются
по величине. Отмеченные свойства ЭП позволяют использовать его для
согласования высокоомного источника напряжения с низкоомной нагрузкой.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЭП можно рассматривать как усилительный каскад с общим эмиттером (ОЭ),
у которого Rк=0, а резистор в цепи эмиттера не зашунтирован конденсатором Сэ.
В этом случае все выходное напряжение, выделяемое на сопротивлении в
цепи эмиттера, последовательно вводится во входную цепь усилителя, где
вычитается из напряжения входного сигнала Uвх, снижая его. В схеме действует
100
последовательная отрицательная обратная связь по току.
Коэффициент усиления по напряжению ЭП определяется по формуле (2.1).
Кu = Uвых/Uвх = (Iэ*Rэ)/(Iб*Rвх),
(2.1)
где Ки – коэффициент усиления по напряжению;
Uвых, Uвх – напряжения на выходе и входе ЭП, В;
Iэ, Iб – сила тока на эмиттере и БТ соответственно, А;
Rэ, Rвх –сопротивления нагрузки на эмиттере и входе, Ом.
Коэффициент усиления по току Кi в схеме ЭП без учета сопротивления
нагрузки Rн (холостой ход) определяется по формуле (2.2)
Кi = Iэ/Iб = 1+β,
(2.2)
где β – коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером.
2.2 Подготовка к работе
2.2.1 Изучить принцип работы схем усилительных каскадов на БТ с ОК.
2.2.2 Изучить порядок расчета схем усилительных каскадов БТ с ОК.
2.2.3 Нарисовать схему исследуемого усилительного каскада.
2.2.5 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
2.3 План работы
2.3.1 Собрать генератор синусоидальных колебаний по схеме на рисунке 2.2.
2.3.2 Собрать схему ЭП согласно рисунку 2.3.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3.3 Подать на вход усилителя от генератора ГС1 синусоидальный сигнал
частой f = 1 кГц и амплитудой Uвх m = 0,05 В.
Рисунок 2.2 – Схема генератора синусоидальных колебаний
2.3.5 Установить значение сопротивления резистора R23, R25 таким, при
котором искажения сигнала на выходе будут наименьшие (по осциллографу).
2.3.5 Установить амплитуду входного сигнала Uвх.m=0,05 В постоянной.
Изменяя частоту входного сигнала F от 0 до 100кГц (рекомендуемые частоты, Гц:
20 , 50, 200, 500; 1000, 5000, 10000, 15*103, 20*103, 50*103 , 75*103 , 100*103,
1*106), снять амплитудно-частотную характеристику усилителя, значения которой
занести в таблицу 2.1.
Рисунок 2.3 - Схема усилителя на биполярном транзисторе с ОК
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2.1 – Результаты измерений и вычислений
20 50 200 500 1000 5000 20000 50*103 75*103 10*105 1*106
F, Гц
Uвых.m, В
Ku
2.3.6 На основании полученных значений построить логарифмическую
амплитудно-частотную характеристику (ЛАЧХ) при условии: Uвхm = 0,05 В - const ;
Ku = Uвых.m/ Uвх.m. в логарифмическом масштабе с использованием функциональной
зависимости Ku = f(lgF).
2.3.7 Подать на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой f=1кГц.
Изменяя амплитуду входного сигнала Uвх.m от 0 до
0,5 В,
измерить Uвых.m.
Результаты занести в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Результаты измерений для построения амплитудной характеристики
усилителя Uвых.m =f(Uвх.m)
Uвх.m, мВ
Uвых.m, мВ
0
5
20
60
100
150
200
250
500
2.3.8 Построить амплитудную характеристику усилителя с использованием
функциональной зависимости по формуле (2.5).
Uвых.m =f(Uвх.m)
(2.5)
2.3.9 Для каждого значения Uвх.m пронаблюдать осциллограмму выходного
напряжения. Определить Uвхm в момент появления
существенных нелинейных
искажений Uвых и зарисовать осциллограмму.
2.4 Контрольные вопросы
2.4.1 Определить по принципиальной схеме усилительного каскада способ
включения транзистора.
2.4.2 Сравните усилители с ОЭ, ОК, ОБ по коэффициентам усиления Ki, Ku,
Kp.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.4.3. В каком усилителе осуществляется усиление по напряжению и по
мощности?
2.4.4. В каком усилителе осуществляется усиление по току и по мощности?
2.4.5. Какой усилитель обеспечивает максимальное усиление по мощности и
почему?
2.4.6 Сравните усилители с ОЭ, ОБ, ОК по значениям Rвх и Rвых. Чем
обусловлено их различие?
2.4.7 Сравните частотные свойства каскадов с ОЭ, ОБ, ОК и объясните
причины различия.
2.4.8 Объясните назначения отдельных компонентов схем усилителей с ОЭ,
ОК.
2.4.9 Когда следует применять усилительные каскады, включенные по схеме
с ОЭ, ОБ, ОК?
2.4.10
Назовите
способы
задания
режима
работы
транзистора
в
усилительных каскадах?
2.4.11 Объясните влияние температуры на режим работы усилительных
каскадов.
2.4.12 Какие вы знаете способы температурной стабилизации режима работы
усилительных каскадов?
3 Лабораторная работа №10
Тема: исследование без трансформаторного двухтактного усилителя.
Цель работы: исследование основных параметров и
характеристик
двухтактных усилителей мощности.
3.1 Теоретические сведения
Усилителями мощности называют выходные (оконечные) усилительные
каскады, предназначенные для передачи потребителю указанной или максимально
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
возможной мощности при заданных сопротивлениях нагрузки R н, высоком к.п.д. и
допустимых уровнях частотных и нелинейных искажений.
Выходные каскады, как правило, работают в режиме усиления больших
сигналов и их важнейшими показателями являются:
- отдаваемая в нагрузку мощность;
- к.п.д.;
- уровень нелинейных искажений.
Уровень нелинейных искажений и к.п.д. усилителя существенно зависят от
начального положения рабочей точки, поэтому необходимо строго соблюдать
режим работы усилителя по постоянному току. Уровень нелинейных искажений
оценивается коэффициентом гармоник Кг.
Выходные каскады проектируют в одно- и двухтактном исполнении.
Однотактные каскады обычно работают в режиме класса А, двухтактные - в режиме
класса В или АВ близком к В.
На
практике
наибольшее
распространение
получили
двухтактные
бестрансформаторные усилительные каскады, работающие в режиме класса В. Их
достоинством является высокий к.п.д. и возможность получения большого
коэффициента усиления по мощности. Существенное уменьшение нелинейных
искажений в этих усилителях обеспечивается путем исключения начального участка
входной характеристики, поэтому усилитель работает в режиме класса АВ, близкого
к классу В.
В этих усилителях используют сочетание в одном каскаде либо однотипных,
либо разнотипных транзисторов p-n-p и n-p-n типов, включенных по схеме с ОК ?
Каскады, в которых использованы транзисторы p-n-p и n-p-n типов, носят
название каскадов с дополнительной симметрией.
Одна из возможных схем усилительного каскада с дополнительной
симметрией показана на рисунке 3.1.
Как видно из рисунка, такие выходные каскады имеют последовательное
питание и параллельное включение нагрузки. При отсутствии входного сигнала ток
в сопротивлении Rн практически отсутствует, поскольку небольшие начальные токи,
протекавшие через транзисторы VТI и VТ2, в нем взаимно вычитаются.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 3.1 - Схема усилительного каскада с дополнительной симметрией
Эти токи обусловлены смещением, созданным падением напряжения на R2,
определяемым по формуле (3.1).
UR2 = Iдел*R2,
(3.1)
где Iдел – ток делителя, который можно рассчитать по формуле (3.2).
Iдел = 2*Uп/(R1 + R2 + R3),
(3.2)
где R1, R2, R3 – сопротивления нагрузки, Ом.
Если транзисторы VТI и VТ2 идентичны по параметрам, то потенциалы баз
транзисторов относительно эмиттеров, равны (–UR2/2) и (+UR2/2). В этом случае
через транзисторы протекает одинаковый ток, а в сопротивлении нагрузки ток
отсутствует. При этом ток делителя напряжений выбирают от 5 до 10 раз больше
начальных базовых
токов транзисторов. Это обеспечивает малое изменение
потенциалов баз при температурных изменениях их токов.
Поскольку R2 мало, можно считать, что базы транзисторов по переменному
току непосредственно соединены между собой. Вместо резистора R2 может быть
включен диод VD3 или несколько последовательно соединенных диодов, которые
обеспечивают требуемое падение напряжение между базами транзисторов при
заданном токе делителя и в тоже время имеют малое дифференциальное
сопротивление. Замена R2 диодами повышает температурную стабильность
усилителя.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При
подаче
входного
переменного
усиливаемого
сигнала
один
из
транзисторов в зависимости от фазы сигнала закрывается, а открытый транзистор
работает, как усилительный каскад, собранный по схеме с ОК, т.е. как обычный
эмиттерный повторитель (ЭП). Во время другого полупериода входного сигнала
открытый и закрытый транзисторы меняются местами.
Выходное сопротивление ЭП мало, что облегчает согласование усилителя с
низкоомной нагрузкой и к.п.д. схемы может быть достаточно большим. Поскольку
выходное напряжение схемы с ОК почти равно входному, усиление мощности в
таком усилителе достигается за счет усиления тока.
Для получения одинакового входного сопротивления в разные полупериоды и
одинакового
усиления
по
мощности
транзисторы усилителя
рекомендуется
подбирать с идентичными параметрами.
3.2 Подготовка к работе
3.2.1 Изучить принцип работы схем двухтактных усилителей мощности на БТ.
3.2.2 Изучить порядок расчета схем двухтактных усилителей*.
3.2.3 Нарисовать схемы исследуемых двухтактных усилителей мощности.
3.2.5 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
3.3 План работы
3.3.1. Собрать схему генератора синусоидальных колебаний по рисунку 3.2.
3.3.2. Собрать схему двухтактного усилителя, представленную на рисунке 3.3.
3.3.3. Замерить с помощью амперметра А1 ток через нагрузку при отсутствии
входного сигнала. Пояснить полученное значение.
3.3.5. Подать на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой f=1 кГц и
амплитудой не более 3 В. Снять и зарисовать осциллограммы входного напряжения
и напряжения на нагрузке. Пояснить наличие в выходном напряжении переходных
искажений.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3.5. Определить с помощью осциллографа на частоте f = 1 кГц значение
Uвх.max, при котором в выходном сигнале появляются заметные нелинейные
искажения. Зарисовать осциллограммы напряжений.
Рисунок 3.2 – Схема генератора синусоидальных колебаний
Рисунок 3.3 - Бестрансформаторный двухтактный усилитель без элементов
исключения начального участка входной характеристики
3.3.6. Снять при изменении Uвx от нуля до 5 В и построить амплитудную
характеристику Uвых = f (Uвх).
3.3.7 Результаты занести в таблицу 3.1.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3.1 - Результаты измерений для построения амплитудной характеристики
Uвх.m, мВ 0
Uвых.m, В
50
200 600 1000
1500 2000
2500
5000
3.3.8 Снять амплитудно-частотную характеристику усилителя при входном
напряжении Uвx= 3 B., изменяя частоту входного сигнала от 0 до 1000 кГц
(рекомендуемые частоты, Гц: 20 ; 50; 200; 500; 1000; 5000; 20*103; 50*103; 75*103;
100*103; 1*106), построить ее в логарифмическом масштабе Ku = f(lgF).
3.3.9 Результаты занести в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 – Результаты измерений и вычислений при условии Uвх.m = 3 В - const,
Ku = Uвых.m/ Uвх.m.
F, Гц
20 50 200 500 1000 5000 20000 50*103 75*103 10*104 1*106
Uвых.m,В
Ku
3.3.10 Собрать схему двухтактного усилителя, представленную на рисунке 3.5.
3.3.11 Для исследования данной схемы усилителя выполнить указания пунктов
3.3.3. – 3.3.8.
Рисунок 3.5 - Бестрансформаторный двухтактный усилитель с элементами
исключения начального участка входной характеристики
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.4 Контрольные вопросы
3.4.1 Объясните положение рабочей точки транзистора усилителя мощности,
работающего в режимах класса А, АВ, В.
3.4.2. Сравните каскады усилителей мощности классов А, АВ,
В по
экономичности и уровню нелинейных искажений.
3.4.3. Объясните причины нелинейных искажений в каскадах усиления
мощности на БТ.
3.4.4. Опишите принцип работы исследуемых схем.
3.4.5. Объясните назначение элементов исследуемых схем.
3.4.8. Как задается начальный режим работы усилителя, приведенного на
рисунке 3.5?
4 Лабораторная работа № 11
Тема: изучение логических элементов НЕ, И, И-НЕ.
Цель
работы: изучение электрических свойств и функциональных
характеристик логических интегральных схем серии К155.
4.1 Теоретические сведения.
4.1.1. Типовые логические элементы.
Логические элементы предназначены для выполнения различных логических
операций под дискретными сигналами при двоичном способе их представления.
Преимущественное
распространение
получили
логические
элементы
потенциального типа. В них используется дискретные сигналы, нулевому значению
которых соответствует уровень низкого потенциала, а единичному значению уровень высокого потенциала.
Связь потенциального логического элемента с предыдущим и последующим
узлами в системе осуществляется непосредственно, без применения реактивных
компонентов. Благодаря этому преимуществу именно потенциальные логические
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
элементы нашли исключительное применение в интегральном исполнении в виде
микросхем. С позиций использования логических микросхем потенциального типа и
проводится далее рассмотрение логических элементов.
Логический элемент ИЛИ имеет несколько входов и один общий выход. Его
УГО - условное графическое обозначение показано на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – УГО логического элемента ИЛИ
Логический элемент ИЛИ выполняет операцию логического сложения
(дизъюнкции).
Y = Х1 + Х2 +...+ Хn ,
где Y - функция;
Х1, Х2,... Хn - аргументы.
Здесь функция Y = 0 , когда аргументы равны нулю, и Y = 1 при одном,
нескольких или всех аргументах, равных единице.
Работу схемы двухвходового логического элемента ИЛИ иллюстрирует
таблица истинности 4.1.
Таблица 4.1 – Таблица истинности логического элемента ИЛИ
Логический элемент И также имеет несколько входов и один выход. Его
условное обозначение показано на рисунок 4.2.а. Логический элемент И выполняет
операцию логического умножения (конъюнкции): Y = Х1 Х2... Хn.
Здесь функция Y = 0, когда хотя бы один из ее аргументов равен нулю, и Y = 1
при всех аргументах, равных единице.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
б)
Рисунок 4.2.
Работу схемы двухвходового логического элемента И иллюстрирует таблица
истинности, приведенная на рисунок 4.2.б. Элемент И является схемой совпадения:
сигнал "1" на выходе появляется при совпадении сигналов "1" на всех входах.
Логический элемент НЕ имеет один вход и один выход. Его
условное
обозначение показано на рисунке 4.3а.
Элемент НЕ выполняет операцию инверсии (отрицания), в связи
с чем его часто называют логическим инвертором. Им реализуется функция:Y =
Сигналу Х = 0 на входе соответствует Y = 1 и, наоборот, при Х = 1, Y = 0.
Работу логического элемента НЕ иллюстрирует таблица истинности,
приведенная на рисунок 4.3.б.
а)
б)
Рисунок 4.3
На основе простейших логических элементов строятся более сложные
логические элементы, показанные на рисунке 4.4а - логический элемент ИЛИ-НЕ,
на рисунке 4.4б - логический элемент И-НЕ.
а)
б)
Рисунок 4.4
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Существуют
логические
представляющие комбинацию
элементы
в
микросхемном
исполнении,
ранее рассмотренных элементов и позволяющие
осуществлять более сложные логические операции. Некоторые из таких элементов и
реализуемые ими функции показаны на рисунок 4.5.
На рисунке 4.5а приведен элемент 2И-ИЛИ-НЕ. Выполняемая им логическая
операция поясняется функциональной схемой на рисунке 4.5б.
а)
б)
Рисунок 4.5
При синтезе логических схем сначала записывается логическое выражение
выходной функции, а затем проводится минимизация (упрощение формы записи)
этой функции. Произвести минимизацию функции можно путем ее преобразований
с использованием аксиом, законов, тождеств и теорем алгебры логики. Однако такие
преобразования требуют громоздких выкладок и связаны с большой затратой
времени. Современная алгебра логики располагает рядом приемов, разработанных
на основе ее правил, позволяющих производить минимизацию функции более
просто, быстро и безошибочно. Для минимизации функции с числом переменных
до пяти-шести наиболее удобным является метод карт Карно (или аналогичный
метод диаграммы Вейча).
4.2. Подготовка к работе.
4.2.1. Изучить принцип работы и параметры логических элементов серии
К155.
4.2.2. Для логических элементов И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ составить
таблицы истинности и пояснить их работу с помощью временных диаграмм.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.2.3. Нарисовать исследуемые схемы логических элементов.
4.2.5. Ознакомиться с порядком сборки и исследования схем на стенде.
4.3. План работы.
4.3.1 Для логических элементов НЕ, И, И-НЕ, схемы которых представлены на
рисунке 4.6 практически проверить правильность составленных ранее таблиц
истинности и временных диаграмм.
Для подачи на вход ЛЭ уровня логической "1" необходимо подключить
соответствующий вход через сопротивления R76 или R79 или R72 либо R73 к
источнику питания "+5 В". Примеры подачи логической 1на вход ЛЭ показаны на
рисунке 4.6.
Для подачи на вход ЛЭ уровня логического "0" необходимо этот вход
подключить к общей точки. Примеры подачи логического 0 на вход ЛЭ показаны на
рисунке 4.6. Выходной сигнал ЛЭ регистрируется осциллографом.
Рисунок 4.6 – Примеры подачи логического 0 и логической 1на вход ЛЭ
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.3.2 Подав на один из входов ЛЭ И, а затем на И-НЕ, прямоугольные
импульсы от генератора ГС2 зарисовать осциллограммы на выходе:
а) при подачи на второй вход логического "0";
б) при подачи на второй вход логической "1".
4.3.3 Пояснить полученные осциллограммы.
4.4. Контрольные вопросы.
4.4.1. Назовите основные параметры логических элементов.
4.4.2. Изобразите схему логического элемента ИЛИ на диодах
и поясните ее работу.
4.4.3. Изобразите схему логического элемента И на диодах и поясните ее
работу.
4.4.4. Перечислите основные типы логик и дайте им сравнительную оценку.
4.4.5. Приведите пример схемной реализации ЛЭ "ИЛИ-НЕ" ТТЛ
логики.
4.4.6. Приведите пример схемной реализации ЛЭ "И" КМОП логики.
5 Лабораторная работа № 12
Тема: изучение инвертирующей схемы включения операционного усилителя.
Цель
работы:
изучение
принципа
работы,
основных
параметров
и
характеристик операционного усилителя (ОУ), исследование инвертирующей схемы
включения ОУ.
5.1 Теоретические сведения
Исследуемый усилитель называется операционным потому, что он может
использоваться
для
выполнения
различных
математических
операций
над
сигналами: алгебраического сложения, вычитания, умножения на постоянный
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
коэффициент, интегрирования, дифференцирования, логарифмирования и т.д.
Современный ОУ выполняется на базе интегральной микросхемы операционного
усилителя, к выводам которой присоединяются источники питания, входных
сигналов, сопротивление нагрузки, цепи обратной связи (ОС), коррекции частотных
характеристик ОУ и другие цепи.
ОУ - это усилитель постоянного тока, имеющий большой коэффициент
усиления по напряжению. Для получения возможности усиливать разнополярные
сигналы ОУ запитывают, обычно симметричным, двухполярным источником
питания.
На рисунке 5.1 показано условное обозначение ОУ с одним выходом и двумя
входами: прямым и инверсным. Инверсный вход обозначают знаком инверсии
(кружком) или помечают знаком "-". Прямой вход не имеет знака инверсии или его
помечают знаком "+".
В общем случае на входные выводы ОУ подаются либо синфазный сигнал Uсф,
величина которого определяется по формуле (5.1), либо дифференциальный сигнал,
который определяется по формуле (5.2).
Uсф = (Uвх1 + Uвх2)/2,
(5.1)
где Uсф – напряжение синфазного сигнал, В;
Uвх1 – напряжение на прямом входе, В;
Uвх2 – напряжение на инверсном входе, В.
Uдиф = Uвх1 - Uвх2 ,
(5.2)
где Uдиф. – напряжение дифференциального сигнала, В.
Рисунок 5.1- Условное обозначение ОУ
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОУ предназначен для усиления небольшого разностного (дифференциального)
сигнала.
Синфазный сигнал схемой ОУ должен быть максимально ослаблен.
Выходное напряжение Uвых находится в фазе (синфазно) с напряжением на
прямом входе "+" Uвx1 и противофазно напряжению на инверсном входе "-" Uвх2.
На рисунке 5.2 приведены амплитудные характеристики ОУ.
Рисунок 5.2- Амплитудные характеристики ОУ
Инвертирующий усилитель
В схеме на рисунке 5.3 входной сигнал подается на инвертирующий
вход ОУ, а его неинвертирующий вход заземлен
Усилитель называется инвертирующим, так как выходное напряжение Uвых
инвертировано по отношению к входному напряжению Uвх. Отрицательная обратная
связь создается с помощью резисторов R2, R1 (параллельная ООС по напряжению).
Рисунок 5.3 – Схема инвертирующего усилителя
Коэффициент усиления напряжения Кuос схемой инвертирующего ОУ
определяется по формуле (5.3)
Кu ос = -R2/R1.
(5.3)
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если R2 = R1, то Кuос = -1 и ОУ становится инвертирующим повторителем
напряжения, у которого Uвых = -Uвх.
Входное сопротивление Rвх инвертирующего ОУ определяется по формуле
(5.4).
.
Rвх = R1,
(5.4)
Выходное сопротивление Rвых схемы определяется по формуле (5.5).
Rвых = Rвых оу /(1 + Кu оу / Кu ос),
(5.5)
где Rвых оу – выходное сопротивление ОУ без ООС;
Кu оу – коэффициент усиления ОУ без ООС.
Для компенсации различия входных токов в схему введен резистор R3,
который рассчитывается по формуле (5.6).
R3 = R1*R2/(R1+R2)
(5.6)
5.2 Подготовка к работе
5.2.1 Изучить принцип работы, параметры, характеристики, схемы включения
и возможности применения ОУ.
5.2.2 Определить входное, выходное сопротивления и коэффициент усиления
инвертирующего усилителей для заданных преподавателем значений параметров
исследуемых схем.
5.2.3 Нарисовать схему исследуемого усилителя.
5.2.5 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
5.3 План работы
5.3.1 Собрать генератор синусоидальных колебаний согласно рисунка 5.4
5.3.2 Собрать схему инвертирующего усилителя, по рисунку 5.5.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 5.4 – Схема генератора синусоидальных колебаний
Рисунок 5.5 – Инвертирующее включение ОУ
5.3.3. Подать на вход усилителя постоянное напряжение не более 1 В от
источника ИПН1 (выходное напряжение ИПН1 регулируется резистором R2).
Замерить с помощью цифрового вольтметра выходное напряжение и рассчитать
К’uос - коэффициент усиления схемы с учетом отрицательной обратной связи (ООС)
по формуле (5.7).
К’uос = - R35/R37 ,
(5.7)
где R35,R37 – резисторы ООС, Ом.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сопротивление R35,R37 смотрим на стенде.
5.3.5. Снять согласно таблицы 5.1 и построить амплитудную характеристику
усилителя, изменяя напряжение от источника ИПН1 от 0 до 3,5 В. Входное и
выходное напряжения замеряются цифровым вольтметром.
Таблица 5.1Ku ос = Uвых./Uвх
Uвх (В)
Uвых (В)
Ku ос
Амплитудная
0,5
1
характеристика
1,5
2
усилителя
2,5
3
5.3.5. Определить значение входного напряжения Uвх
при
котором
ОУ
входит
в
насыщение
и
max.
Uвых=
f(Uвх)
при
3,5
исследуемой схемы,
соответствующее
выходное
напряжение Uвых нас.
5.3.6. Подать на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой f = 1кГц и
амплитудой более Uвх.max и зарисовать осциллограмму выходного напряжения.
Пояснить полученный результат.
5.3.7 Снять и построить амплитудно-частотную характеристику усилителя
при Uвх = 1В, изменяя частоту входного сигнала от 10 Гц до 2 МГц. Результаты
оформить в таблице 5.2.
Таблица 5.2 - Амплитудно-частотная характеристика усилителя Ku ос = f(lgF)
F(Гц)
Uвх (В)
Uвых(В)
Ku ос
10
102
103
104
105
5*105
106
2*106
5.3.8 Сравнить результаты практического исследования схем на ОУ с
теоретическими (сравнить К’u.ос и Ku.ос) и сделать выводы.
5.4 Контрольные вопросы
5.4.1 Назовите и подтвердите признак и четыре свойства инвертирующей
схемы включения ОУ.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.4.2 Охарактеризуйте инвертирующий повторитель напряжения и приведите
его схему.
5.4.3 Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику ОУ и поясните ее.
5.4.4 Как осуществляется и для чего предназначена коррекция частотных
характеристик ОУ?
5.4.5. Чем определяется максимальное выходное напряжение Uвых max ОУ?
6 Лабораторная работа № 13
Тема: изучение
неинвертирующей схемы включения операционного
усилителя.
Цель
работы:
изучение
принципа
работы,
основных
параметров
и
характеристик операционного усилителя (ОУ), исследование неинвертирующей
схемы его включения.
6.1 Теоретические сведения
6.1.1 Неинвертирующий усилитель
Основные сведения о операционном усилители приведены на странице 31
пункт 5.1.
В схеме неинвертирующего усилителя, показанного на рисунке 6.1, входной
сигнал подается на неинвертирующий вход ОУ, а на его инвертирующий вход с
помощью делителя выходного напряжения, выполненного на резисторах R1, R2,
подается напряжение отрицательной обратной связи ООС, которое можно
определить по формуле (6.1).
Uоос = Uвых*R2/(R1 + R2)
(6.1)
где Uвых - выходное напряжение, В;
R1, R2 – сопротивление делителя напряжения, Ом.
В схеме действует последовательная ООС по напряжению.
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 6.1 - Схема неинвертирующего усилителя
Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя Кu
ос
определяется по
формуле (6.2).
Кu ос = 1 + R1/R2
(6.2)
Входное сопротивление неинвертирующего усилителя Rвх определяется по
формуле (6.3).
Rвх = Rвх.оу * (1+Кu оу/Кu ос)
(6.3)
где Rвх оу – входное сопротивление ОУ без ООС, Ом;
Кu оу – коэффициент усиления ОУ без ООС.
Выходное сопротивление неинвертирующего усилителя Rвых определяется по
формуле (6.4).
Rвых = Rвых.оу/(1+Кu оу / Кu ос)
(6.4)
где Rвых оу – выходное сопротивление ОУ без ООС, Ом
При выполнении условия R1 = 0 или R2 =
ОУ будет выполнять функцию
практически идеального повторителя напряжения, у которого коэффициент
усиления неинвертирующего усилителя Кuос=1, а Uвых=Uвх.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.2 Подготовка к работе
6.2.1 Изучить принцип работы, параметры, характеристики, схемы включения
и возможности применения ОУ.
6.2.2 Определить входное, выходное сопротивление и коэффициент усиления,
не инвертирующего усилителей для заданных преподавателем значений параметров
исследуемых схем.
6.2.3 Нарисовать схему исследуемого усилителя.
6.2.4 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
6.3 План работы
6.3.1 Собрать схему генератора синусоидальных колебаний представленного
на рисунке 6.2.
6.3.2 Собрать схему неинвертирующего усилителя, представленную на
рисунке 6.3.
6.3.3 Подать на вход усилителя постоянное напряжение не более 1В от
источника ИПН2 (выходное напряжение ИПН2 регулируется резистором R11).
Замерить с помощью цифрового вольтметра выходное напряжение и рассчитать
коэффициент усиления схемы через резисторы ООС по формуле (6.5).
К’uос = 1 + R35/R37
(6.5)
где R35,R37 – резисторы ООС, Ом.
Сопротивление R35,R37 смотрим на стенде.
6.3.4 Снять и построить амплитудную характеристику усилителя, изменяя
напряжение от источника ИПН1 от 0 до 3,5 В.
Входное и выходное напряжения замеряются цифровым вольтметром. Результаты
записать в таблицу 6.1, Kuос – коэффициент усиления с учетом ООС рассчитываем
по формуле (6.6).
Ku ос = Uвых./Uвх
(6.6)
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 6.2 – Генератор синусоидальных колебаний
Рисунок 6.3 - Неинвертирующий усилитель на ОУ
Таблица 6.1 - Амплитудная характеристика усилителя Uвых. = f(Uвх)
Uвх (В)
Uвых. (В)
Kuос
0
0,5
1
1,5
2
2,5
6.3.5 Определить значение входного напряжения Uвх
при
котором
ОУ
входит
в
насыщение
и
3
max.
3,5
исследуемой схемы,
соответствующее
выходное
напряжение Uвых нас.
6.3.6
Подать
на
вход
усилителя
синусоидальный
сигнал
частотой
f = 1кГц и амплитудой более Uвх max от генератора ГС1 и зарисовать осциллограмму
выходного напряжения. Пояснить полученный результат.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.3.7 Снять и построить амплитудно-частотную характеристику усилителя
при Uвх = 1В, изменяя частоту входного сигнала от 10 Гц до 2 МГц. Результаты
занести в таблицу 6.2.
Таблица 6.2 - Амплитудно-частотная характеристика усилителя Ku ос = f(lgF)
F(Гц)
Uвх (В)
Uвых(В)
Ku ос
10
102
103
104
105
5*105
1*106
2*106
6.3.8 Сравнить результаты практического исследования схем на ОУ с
теоретическими (сравнить К’uос и Ku ос ) и сделать выводы.
6.4 Контрольные вопросы
6.4.1 Назовите и подтвердите результатами работы признак и четыре свойства
неинвертирующей схемы включения ОУ.
6.4.2 Сравните основные схемы включения ОУ по параметрам.
6.4.3 Охарактеризуйте не инвертирующий и инвертирующий повторители
напряжения и приведите их схемную реализацию.
6.4.5 Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику ОУ и поясните ее.
7 Лабораторная работа № 14
Тема: изучение вычислительных схем на ОУ
Цель работы: изучение принципа действия, разработка и исследование схем
суммирования и вычитания.
7.1 Теоретические сведения
Для суммирования нескольких напряжений можно применить операционный
усилитель (ОУ)
в инвертирующем включении. Входное напряжение через
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
добавочные резисторы подаются на инвертирующий вход усилителя как показано
на рисунке 7.1.
Поскольку точка А является виртуальным нулем, то на основании правила
узлов сумма токов для данного узла равна нулю и определяется по формуле (7.1)
Рисунок 7.1 – Схема суммирования
Uвх1/R1 + Uвх2/R2 + ... + Uвхn/Rn + Uвых/Rос = 0,
(7.1)
где: n - порядковый номер входа;
Uвх1, Uвх2, Uвх n – напряжение на входе, В;,
Uвых – напряжение на выходе, В;
R1, R2, Rn – сопротивление на входе, Ом;
Roc – сопротивление ООС, Ом.
Получим следующее соотношение для выходного напряжения схемы согласно
формулам: (7.2) или (7.3).
Uвых = - Rос *(Uвх1/R1 + Uвх2/R2 +...+ Uвхn/Rn),
(7.2)
Uвых = - (Uвх1*Rос /R1 + Uвх2*Rос/R2 +...+ Uвхn*Rос/Rn),
(7.3)
Весовой коэффициент входа n показывает какая часть входного напряжения
Uвх входит в состав выходного напряжения Uвых. и определяется по формуле (7.4)
Квес n = Rос/Rn
(7.4)
где Квес n - весовой коэффициент входа n.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Знак минус в формуле (7.3) указывает на инвертирование напряжения
в
схеме.
Вычитание сигналов можно свести к сложению с инвертированными
вычитаемыми сигналами. Однако более часто используется схема, построения на
одном ОУ согласно рисунку 7.2.
Рисунок 7.2 – Схема вычитания
Для данной схемы справедливо следующее уравнение (7.5).
Uвых = Кu1*Uвх1 + Кu2*Uвх2
(7.5)
где Кu1, Кu2 – весовые коэффициенты для первого и второго входов.
При Uвх2 = 0 схема работает как инвертирующий усилитель сигнала Uвх1 , при
Кu1 = - Roc/R1, выходное напряжение которого U1вых, определяется по формуле (7.6)
U1вых = Кu1*Uвх1 = - (Roc/R1)*Uвх1
(7.6)
При Uвх1 = 0. схема представляет собой электрометрический усилитель с
делителем напряжения.
Выходное напряжение U2вых определяется по формуле (7.7):
U2вых = (Uвх2*R3/(R2 + R3))*(1 + Rос/R1)
Если
сопротивления
на
обоих
входах
одинаковы,
(7.7)
т.е.
R2
=
R3,
R1 = Rос, то по формулам (7.6) и (7.7)получим равенства: U1вых= - Uвх1; U2вых = Uвх2.
Выходное напряжение с учетом формул (7.5),(7.6),(7.7) будет равно согласно
формуле (7.8), т.е. схема вычитает входные напряжения.
Uвых = Uвх2 - Uвх1,
(7.8)
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7.2 Подготовка к работе
7.2.1 Изучить принцип работы, параметры, характеристики вычислительных
схем на основе ОУ.
7.2.2 Изучить порядок расчета элементов схем и их качественных
характеристик.
7.2.3 Нарисовать исследуемые вычислительные схемы.
7.2.5 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
7.3 План работы
7.3.1
рисунку 7.3.
Соберите
схему
суммирующего
усилителя
согласно
Рисунок 7.3 – Суммирующий усилитель на ОУ
7.3.2 Задайте комбинацию входных сигналов в соответствии с таблицей 7.1 и
рассчитайте выходное напряжение по формуле (7.9).
U’вых = - R35*(Uвх1/ R36 + Uвх2/ R37),
(7.9)
где R36, R37 – сопротивление резисторов на входе, Ом;
R35 – сопротивление резистора ООС, Ом.
Сопротивление резисторов R35, R36, R37 смотрим на стенде.
7.3.3 Проверьте расчеты, экспериментально измерив, выходное напряжение
цифровым вольтметром и оцените погрешности. Результаты внесите в таблицу 7.1.
7.3.4 Соберите схему вычитающего усилителя согласно рисунку 7.4.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 7.1 - Результаты вычислений и измерений для сумматора
Uвх1
В
0,5
Измерения
Uвх2
Uвых
В
В
0,7
’
Вычисления
U вых
В
7.3.5 Экспериментально задать входные напряжения согласно таблицы 7.2 и
измерив, выходное напряжение цифровым вольтметром, проверит расчеты
полученные по формуле (7.10).
U’вых = Uвх2*(1+R35/R36)-Uвх1*(R35/R36)
(7.10)
Результаты внесите в таблицу 7.2.
Рисунок 7.4 – Вычитающий усилитель на ОУ
Таблица 7.2- Результаты вычислений и измерений для вычитающего усилителя
Uвх1
В
0,5
Измерения
Uвх2
В
1
Uвых
В
Вычисления
U’вых
В
7.4 Контрольные вопросы
7.4.1 Изобразите схему неинвертирующего сумматора.
7.4.2 Сформулируйте признак схемы сумматора и вычитающего усилителя на
ОУ.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8 Лабораторная работа №15
Тема: изучение аналогового компаратора.
Цель работы: изучение схем, основных параметров и характеристик
аналоговых компараторов на операционных усилителях.
8.1 Теоретические сведения
Компаратор предназначен для сравнения аналоговых напряжений, одно из
которых
является
(задающим) Uоп.
входным
(измеряемым)
Uвх,
а
второе - опорным
В момент равенства мгновенных значений входных сигналов
напряжение на выходе компаратора резко изменяется. Кроме функций сравнения,
компаратор осуществляет формирование выходных сигналов в виде двух
дискретных уровней, один из которых соответствует логической единице, а другой логическому нулю.
Схема простейшего компаратора для сравнения однополярных сигналов:
напряжения входного - Uвх и напряжения опорного - Uоп, приведена на рисунке 8.1.
Рисунок 8.1 - Схема простейшего компаратора
В нее входит ОУ с цепями питания и коррекции. Схема не содержит обратных
связей. Выходное напряжение компаратора Uвых определяется по формуле (8.1)
Uвых = Кu оу * (Uоп - Uвх)
(8.1)
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Так как Кu оу велик, а ООС отсутствует, то оно принимает одно из двух
дискретных значений (+Uнас) или (-Uнас).
На рисунке 8.2. изображены примеры графиков Uвх,
Uоп , характеристики
Uвых = f(t) идеального компаратора.
В моменты времени от 0 до t1, при Uоп > Uвх, а
Uоп поступает на
неинвертирующий вход ОУ, то достаточно даже незначительной разности входных
сигналов (Uоп - Uвх>0), чтобы Uвых приняло значение (+Uнас).
В моменты времени от t1 до t2 , при Uоп < Uвх выходное напряжение принимает
значение (-Uнас).
Рассмотренная схема обладает низкой помехоустойчивостью, так как
компаратор может ложно переключиться под действием помехи с малым
напряжением, наложенной на полезный сигнал. Это явление получило название
"дребезга компаратора". Особенно это явление проявляется при малой скорости
изменения входного сигнала. Для повышения помехоустойчивости работы в схему
компаратора вводят положительную обратную связь.
Рисунок 8.2 - Характеристики идеального компаратора
Компараторы
на
ОУ
позволяют сравнивать сигналы с порогом
чувствительности, равным десяткам микровольт, при времени переключения
порядка единиц микросекунд. Специализированные интегральные компараторы
имеют несколько худший порог чувствительности (порядка сотен микровольт) при
меньшем времени переключения (порядка сотен наносекунд).
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.2 Подготовка к работе
8.2.1
Изучить
принцип
работы,
параметры,
характеристики
схем
компараторов на основе ОУ.
8.2.2 Изучить порядок расчета элементов схем и их качественных
характеристик.
8.2.3 Нарисовать исследуемые схемы компараторов.
8.2.5 Ознакомиться с порядком сборки схем на стенде.
8.3 План работы
8.3.1 Соберите схему компаратора для сравнения однополярных сигналов
согласно рисунку 8.3.
8.3.2 Исследовать работу устройства, при Uоп = const = 1В. Определить порог
чувствительности компаратора, используя для этого осциллограф.
Изменяя уровень
входного сигнала от источника питания вручную, по
осциллографу определяют момент t1 - срабатывания компаратора и замеряют
Uвх.сраб.
Затем находят
разность
Uвх.min = Uоп - Uвх.сраб,
которая и будет
характеризовать порог чувствительности компаратора.
Рисунок 8.3 – Схема компаратора на ОУ
8.3.3 Подать на вход компаратора синусоидальный сигнал соответствующей
амплитуды (Uвх.m > Uоп), например Uвх.m=2В и частотой f = 1кГц от генератора.
Убедиться в правильности функционирования схемы по осциллографу.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.3.4 Зарисуйте осциллограммы входных и выходных сигналов компаратора
при:
а) Uоп = 0;
б) Uоп = 1В.
8.4 Контрольные вопросы
8.4.1 Назовите основные особенности построения компараторов на ОУ.
8.4.2 Почему в таких схемах, как правило, не используются ООС?
8.4.3 Как можно повысить помехоустойчивость компаратора?
9 Лабораторная работа № 16
Тема: исследование цифро-аналоговых преобразователей.
Цель работы: изучение принципов построения цифро-аналоговых
преобразователей (ЦАП); исследование этих преобразователей на дискретных
элементах; приобретение навыков по их применению.
9.1 Теоретические сведения
В
электронной
аппаратуре
широко
используются
(аналоговые), так и дискретные (цифровые) сигналы. Для
как
непрерывные
взаимодействия
устройств, обрабатывающих аналоговые сигналы, с цифровыми устройствами
служат цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи.
ЦАП иногда называют преобразователями код-аналог, поскольку входной
цифровой сигнал представляется в каком-либо коде, чаще всего в двоичном.
Построение ЦАП основано на суммировании напряжений или токов,
пропорциональных весам разрядов. Мгновенное напряжение на выходе ЦАП
пропорционально весу входного кода (его десятичному эквиваленту). Смена
входных кодов вызывает изменение выходного напряжения ЦАП. Выходной сигнал
преобразователя с суммированием напряжений является суммой напряжений,
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
каждое из которых определяется единицей в соответствующем разряде входного
кода. Значения этих напряжений относятся как веса единиц разрядов входного кода.
Если от единицы в первом (младшем) разряде появляется составляющая выходного
напряжения 20U1 = U1, то единицы в третьем разряде – 20U1 и т. д.
Одним из наиболее простых является ЦАП с двоично взвешенными
резисторами и суммированием токов (рисунок 9.1.). Схема реализована в виде
инвертирующего сумматора на ОУ. Число входов преобразователя (количество
параллельно включенных резисторов) равно числу разрядов поступающего
параллельного двоичного кода. На каждом входе имеются напряжения Uвxi = ОВ
или Uвxi = Ui В, соответствующие наличию в разрядах входного двоичного кода
логического О или логической 1. Выходное напряжение определяется выражением
(9.1).
Uвых. = - (I1 + I2 + In)*Roc,
(9.1)
где In, In-1,…, Ii – токи, втекающие в точку А через резисторы R, 2R, 4R, ..., 2n-1R
при наличии напряжения U = 1 на том или ином входе;
n - число разрядов двоичного кода.
Рисунок 9.1 - ЦАП с двоично взвешенными резисторами и суммированием токов
Преобразовав выражение (9.1) получим формулу (9.2).
Uвых. = -(U1*Rос/R*2n-1)*(an*2n-1 + an-1 *2n-2 +...+ ai*20),
(9.2)
где записанная в скобках сумма представляет собой десятичный эквивалент
входного ДК.
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поскольку
U1Rос/R*2n-1
=
const
=
K,
то
выходное
напряжение
пропорционально весу действующего на входе кода.
Сопротивление резистора R1 должно соответствовать выражению (9.3).
1/R1 = 1/R + 1/2R + 1/4R +...+ 1/(2n-1R) + 1/Rос.
(9.3)
Недостатком рассмотренной схемы является необходимость тщательного
подбора резисторов, а также трудность выдержать их в
рабочем диапазоне
температур, что особенно сказывается при большом числе разрядов входного кода.
Кроме того, значение U1вх должно быть одинаковым для всех входных разрядов.
Указанных недостатков во многом лишена схема ЦАП с резистивной
матрицей R-2R (рисунок 9.2.), содержащая резисторы только двух номиналов.
Входная цифровая информация, поступающая в параллельном ДК, записывается в
параллельный регистр на RS триггерах Ti – Tn. К резисторам 2R матрицы через
ключи SAi1 и SAi0 подводятся напряжения U = Uоп либо U = 0 (земля) в
зависимости от наличия 1 либо 0 в определенном разряде триггеров регистра.
Если к одному из резисторов 2R (например, Rr) подводится напряжение Uоп
(в первом
разряде записана 1 и открыт ключ SA11), а левые выводы других
резисторов 2R матрицы связаны с землей через открытые ключи SA (в этих разрядах
записаны нули), то полное сопротивление между любой из точек А, Б, В, и землей
равно R. Напряжение в точке Г относительно земли по формуле (9.4).
Uг = Uоп * R/(2R + R) = 1/3 * Uоп.
(9.4)
Из этого выражения следует, что при переходе от узла Г к узлу, находящимся
ближе к выходу схемы, напряжение Uг = 1/3 * Uоп каждый раз уменьшается вдвое.
Тогда выходное напряжение, обусловленное наличием единиц в нескольких
разрядах входного ДК, определяется сложением напряжений от каждой единицы в
соответствующем разряде, т.е. пропорционально весу кода на входе ЦАП, что
показано в формуле (9.5).
Uвых = (Uоп/3*2n-1)*(an*2n-1 + an-1*2n-2 +...+ a2*21 + a1*20)
(9.5)
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 9.2 - Схема ЦАП с резистивной матрицей R-2R
В ЦАП в интегральном исполнении широко используется принцип
суммирования токов на элементах матрицы R-2R. БИС ЦАП изготавливают по
биполярной и КМОП-технологии. Первая имеет более высокое быстродействие, а
вторая - меньшее потребление мощности. Как правило, БИС ЦАП содержит
резистивную
матрицу
типа
R-2R,
набор
токовых
ключей,
реализующих
коэффициенты двоичных разрядов, и согласующие элементы. Для преобразования
суммарного выходного тока ЦАП в уровни выходного напряжения используются
внешние ОУ, не входящие в БИС.
В настоящее время выпускается несколько типов ЦАП в интегральном
исполнении. Среди них широко используются ЦАП 572-й КМОП серии, а также
быстродействующие серии 1118. Основная схема включения ЦАП К572ПА1
приведена на рисунке 9.3.
Преобразователь К572ПА1 содержит резистивную матрицу типа R-2R
(R=10к), которая через токовые ключи соединяется с инвертирующим входом
внешнего ОУ. Внутри ЦАП имеется резистор Rос = 10к, включенный в цепь ООС
ОУ.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассмотренный преобразователь называют перемножающим, потому что
выходное напряжение определяется произведением значения опорного сигнала Uоп
на значение входного цифрового кода. Его особенностью является широкий
диапазон изменения опорного сигнала (до +/-17В при Еп = +/-17В).
Рисунок 9.3 - Схема включения ЦАП К572ПА1
Входное напряжение может быть однополярным или двухполярным. Это
зависит от вида опорного напряжения и входного кода. При проектировании ЦАП
важное значение имеет выбор ОУ, параметры которого при использовании
совместно с К572ПА1 должны соответствовать условиям (9.6).
Iвхоу < Uоп/(R*2n+1); Uсм << Uоп/2n; Коу >> 2n+1
(9.6)
9.2 Подготовка к работе
9.2.1. Изучить принцип построения и работы ЦАП на дискретных элементах и
в интегральном исполнении.
9.2.2. Изобразить временные диаграммы, поясняющие преобразование
двоичного кода в выходной аналоговый сигнал в ЦАП с двоично взвешенным
резисторами.
9.2.3. По заданным значениям резисторов и заданному преподавателем
двоичному коду рассчитать выходное напряжение для ЦАП, изображенному на
рисунке 9.4.
9.2.4. Нарисовать исследуемую схему ЦАП.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9.2.5. Ознакомиться с порядком сборки и исследования схемы на стенде.
9.3 План работы
9.3.1. Собрать схему ЦАП, представленную на рис. 9.4.
9.3.2. Обнулить счетчик, подав на вход R уровень логической «1»
кратковременным нажатием кнопки S3.
9.3.3. Подавая на вход «+» счетчика одиночные импульсы с помощью кнопки
S2, снять зависимость выходного напряжения ЦАП от двоичного кода. Измерение
Uвых ЦАП производится вольтметром на выходе ОУ. Двоичный код определяется с
помощью индикаторов Н4-Н7.
Рисунок 9.4 – Схема ЦАП с двоично взвешенными резисторами и
суммированием токов
9.3.5. Снять с помощью осциллографа временные
диаграммы, выполнив
рекомендации п.п. 9.3.2 и подавая на вход «+» счетчика прямоугольные импульсы
от генератора ГС2, зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжения.
9.3.6. Задать на входе ЦАП заданный преподавателем код и замерить
выходное напряжение.
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9.4 Контрольные вопросы
9.4.1. Пояснить принцип работы ЦАП.
9.4.2. Каковы особенности работы ЦАП с двоично взвешенными резисторами
и суммированием токов.
9.4.3. Пояснить работу ЦАП с использованием матрицы типа R-2R и
особенности его работы.
9.4.6. Назовите особенности применения ЦАП в интегральном исполнении.
9.4.7. Назовите и дайте пояснения основным параметрам ЦАП.
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список использованных источников
1 Лачин, В. И. Электроника: учебник для ВУЗов/В. И. Лачин, Н. С. Савелов.
– Ростов на/Д: Феникс, 2010. – 703с.
2 Москатов, Е. А. Основы электронной техники: учебное пособие / Е. А.
Москатов. — Ростов на/Д: Феникс, 2010. — 378 с.
3 Гальперин М. В. Электронная техника: учебник для СПО / М. В. Гальперин.
– М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010. – 352 с.
4 Электрик. Инфо.: интернет-журнал [Электронный ресурс] - Режим доступа:
http://electrik.info/
5 Справочные данные по биполярным транзисторам [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: http://www.qrz.ru/reference/kozak/BIPOL/bih13.htm.
56
Документ
Категория
Наука и техника
Просмотров
24
Размер файла
820 Кб
Теги
1263, техника, электронные
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа