Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

Домашнее задание

1. 
   По экспериментальным данным построить амплитудно-частотные характери- стики инвертирующего ОУ и неинвертирующего ОУ и определить полосу пропускания при слабом сигнале по уровню 3 дб.
   
2. 
   Рассчитать предельную полосу усиления гармонического сигнала с амплиту- дой 200 мВ для ОУ со скоростью нарастания 50 мВ/мкс.
   
3. 
   Для неинвертирующего ОУ с сопротивлением R₁₅=10 кОм рассчитать сопро- тивление R₁₄, при котором усиление составит 3.
   
4. 
   Все входы инвертирующего сумматора (рис.15.4) объединены и подключены к напряжению 1 В. Рассчитать выходное напряжение ОУ.
   
5. 
   Для вычитающего ОУ найти соотношения сопротивлений, при которых вы-
   

ходной сигнал будет равен:U


вых
 ¹ U

2

₂  2U₁ .

6. 
   Сформулировать выводы по работе.
   

4. 
   Лабораторная работа №19
   

Исследование частотно-зависимых звеньев с операционными усилителями Цель работы Изучение типовых частотно-зависимых звеньев с операционными
усилителями: интегрирующее звено, дифференцирующее звено, фильтр низких частот, фильтр высоких частот, генератор Вина.
Схема измерений на МЭЛ показана на рис.15.16 в лабораторной работе №18.
Схема компьютерного моделирования показана на рис.15.18.
Лабораторное задание

1. 
   Собрать схему дифференцирующего звена рис.15.5. Узлы «с» и «d» со- единить соответственно с клеммами 2А и 2Б. В компьютерной модели собрать дифференцирующее звено между входными узлами a, b и выходными узлами c,d (рис.15.18) Установить в ГС гармонический сигнал с напряжением U_вх = 100 мВ и частотой 50 Гц. Изменяя частоту в диапазоне до 10 кГц, снять амплитудно- частотную и фазочастотную характеристики звена. При компьютерном моделиро-
   

вании использовать режим AC Frequency Analysis и курсоры. Результаты записать в Таблицу 15.5.

Рис. 15.18. Схема компьютерного моделирования частотно-зависимых звеньев с ОУ

2. 
   Переключить ГС в режим прямоугольных импульсов. Установить частоту 50 Гц, скважность 2, амплитуду U_вх = 100 мВ. Зарисовать осциллограммы выходного сиг- нала звена.
   

Таблица 15.5

Дифференцирующее звено	f, кГц	0,1				10
	^Uвх
	^Uвых
	K(ω)
	φ(ω)
Интегрирующее звено	f, кГц
	^Uвх
	^Uвых
	K(ω)
	φ(ω)
ФНЧ
ФВЧ
Фазовращатель

3. 
   Собрать схему интегрирующего звена рис.15.6. Провести исследования по п.п. 1 и 2. Результаты записать в Таблицу 15.5.
   
4. 
   Собрать схему активного ФНЧ рис.15.7. Провести исследования по п.п. 1 и 2. Результаты записать в Таблицу 15.5.
   
5. 
   Собрать схему активного ФВЧ рис.15.8. Провести исследования по п.п. 1 и 2. Результаты записать в Таблицу 15.5.
   
6. 
   Собрать схему фазовращателя рис.15.9. Провести исследования по п.п. 1 и 2.
   

Результаты записать в Таблицу 15.5.

7. 
   Собрать схему генератора Вина (рис.15.10). Установить напряжение источни- ка Е₂=2В. Регулируя R_н2, наблюдать на осциллографе возникновение колебаний. До- биться устойчивых колебаний синусоидальной формы. Зарисовать осциллограммы с соблюдением масштаба. Определить частоту колебаний.
   
8. 
   Увеличить напряжение Е₂ до 3 В. Регулируя R_н2, добиться устойчивых коле- баний. Зарисовать осциллограммы.
   

Домашнее задание

1. 
   Вывести теоретические выражения для комплексных коэффициентов переда- чи, амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик звеньев рис.15.5- 15.9.
   
2. 
   Рассчитать и построить теоретические АЧХ и ФЧХ звеньев рис. 15.5- 15.9.
   
3. 
   Построить экспериментальные графики АЧХ и ФЧХ звеньев рис. 15.5- 15.9 и сравнить с соответствующими теоретическими зависимостями.
   
4. 
   Сформулировать выводы по работе.
   

5. 
   Лабораторная работа №20 Исследование активных фильтров второго порядка
   

Цель работы. Изучение и экспериментальное исследование типовых схем ак- тивных фильтров второго порядка.
Подготовка к лабораторному занятию
Подготовить протокол для лабораторного занятия. Протокол должен содержать схемы исследуемых активных фильтров, расчетные формулы, таблицы для результатов расчета АЧХ (K_р(f)) и измерений АЧХ (K_э(f)) следующего вида:
Таблица 15.6

Название схемы
f, Гц	Uвх, мВ	^Uвых^,мВ	Опыт	Расчет	Kэ(f)-Kр(f)	(Kэ(f)-Kр(f))^2
			Kэ(f)	Kр(f)

2. 
   Выполнить расчет АЧХ исследуемых фильтров с использованием программы Mathcad или компьютерного моделирования схем с использованием программы Elec- tronics Workbench. Результаты занести в таблицы. Определить диапазоны изменения частоты и значения входного напряжения для экспериментального исследования. Вы- ходное напряжение ОУ не должно превышать 500 мВ.
   
3. 
   Построить графики расчетных АЧХ исследуемых фильтров.
   

Лабораторное задание

1. 
   Собрать на стенде схему измерений рис.15.16 из лабораторной работы №18.
   

Для компьютерного моделирования собрать схему измерений рис.15.18.

2. 
   Собрать схему активного ФНЧ второго порядка (рис.15.11). Установить на выходе ГС рассчитанное значение входного напряжения. Изменяя в нужных пределах частоту входного сигнала, снять экспериментальные значения АЧХ. Форму выходного сигнала контролировать по осциллографу. В компьютерной модели использовать ре- жим AC Frequency Analysis и курсоры. Занести экспериментальные значения в таблицу 15.6.
   
3. 
   Исследовать АЧХ активного ФВЧ (рис. 15.12) по методике п.2.
   
4. 
   Исследовать АЧХ активного ПФ (рис. 15.13) по методике п.2.
   

5. 
   Исследовать АЧХ активного ЗФ (рис. 15.14) по методике п.2.