Лабораторная работа №6 Исследование мультивибратора и сумматора на базе операционного усилителя

Цель работы: Исслелавание различных устройств, построенных на операционных усилителях, а именно мультивибраторов и сумматоров, получение осциллограмм напряжений на конденсаторе Uc и Uвых, определение параметров сигналов, сравнение с расчётными значениями.

Задание 1.6.1. Исследование мультивибратора. Для выплнения лабораторного задания собрать схему мультивибратора, которая работает в автоколебательном режиме, показана на рисунке 1.6.1, при скважности импульсного процесса .

Рисунок 1.6.1. Схема для моделирования мультивибратора

1) Изменяя значения конденсатора заполнить таблицу 1.6.1 при R3=50 кОм и R4=20 кОм для различных сопротивлений цепи обратной связи R_OC = 10 кОм и 100 кОм.

В таблице 1.6.1 приведены следующие обозначения:

- t_И+,- – длительности выходных импульсов;

- Т_ПОВТ – периода повторения выходных импульсов;

- U_M.ВЫХ – амплитуда выходных импульсов.

Таблица 1.6.1 Влияние емкости конденсатора на значения t_И+,- , Т_ПОВТ., U_M.ВЫХ.

Roc, кОм	С, мкФ	0,01	0,05	0,06	0,1	0,11	0,15
10	tИ, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В
100	tИ, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В

По полученным данным построить графики зависимостей U_М.ВЫХ =f( С), Т_ПОВТ=f( С), t_И=f( С) при различных сопротивлениях ОС R_oc. На осцилограммах измерить и указать длительность выходного импульса t_И , период повторения Т_ПОВТ. , а также амплитуду импульсов и величины нижнего и верхнего пороговых напряжений U_П.ВЕРХ. и U_П.НИЖН..

Рассчитать пороговое напряжение входов операционных усилителей и сопоставить с соответствующими величинами, измеренными с помощью осциллографа.

2) Рассчитать коэффициент положительной обратной связи К_ОС= R₁/( R₁ + R₂) в соответствии со значениями резисторов в таблице 1.6.2, снять зависимости влияния К_ОС на амплитуду выходного значения U_М.ВЫХ и период повторений выходных импульсов Т_ПОВТ, заполнить таблицу 1.6.2.

Таблица 1.6.2 Влияние R₁, R₂ на амплитуду и период повторения выходных импульсов

R1, R2 (кОм)	КОС	UМ.ВЫХ (В)	ТПОВТ
50, 40
40, 40
20, 40
10, 40

Построить графики зависимостей U_M.ВЫХ= f(К_ОС)., Т_ПОВТ = f(К_ОС) при R_ОС =100 кОм и С = 0,05 мкФ и сделать выводы.

Задание 1.6.2. Исследование несимметричного мультивибратора.

1) Собрать схему мультивибратора, работающего в режиме автоколебаний, приведенного на рисунке 1.6.2, при скважности импульсного процесса .

2) Заполнить таблицу 1.6.3 при заданых значениях сопротивлений R=50 кОм, R₁=20 кОм, R₂=50 кОм и двух значениях R_ОС=10 кОм и 100 кОм.

Рисунок 1.6.2. Схема для моделирования несимметричного мультивибратора

Таблица 1.6.3 – Влияние емкости конденсатора на значения t_И+,- , Т_ПОВТ., U_M.ВЫХ. = f(C)

Roc, кОм	С, мкФ	0,01	0,05	0,06	0,1	0,15	0,2
10	, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В
100	, с
	ТПОВТ, с
	UМ.ВЫХ.,В

По полученным данным построить графики зависимостей U_М.ВЫХ =f( С), Т_ПОВТ=f( С), t_И=f( С) при различных сопротивлениях обратной связи R_oc. На осцилограммах измерить и указать t_И, Т_ПОВТ. , а также амплитуду импульсов и величины нижнего и верхнего пороговых напряжений U_П.ВЕРХ. и U_П.НИЖН..

Задание 1.6.3. Исследование трехвходового инвертирующего сумматора

1) Собрать схему, показанную на рисунке 1.6.3. Вольтметр настроить на измерение постоянного напряжения.

Рисунок 1.6.3 Функциональная схема трехвходового инвертирующего сумматора

2) Для всех вариантов установливается напряжение питания операционного усилителя Е_П = 15 В, сопротивление цепи обратной связи R_ОС = 100 кОм, R_КОР = 1 кОм.

3) Рассчитать и установить значения сопротивлений входных цепей схемы (R1, R2, R3) такие, чтобы выполнялось реализуемое выражение варианта, заданное в таблице 1.6.4. Напряжение подключается своим минусом к входу, а плюсом к общей точке, если оно дано со знаком минус.

_{Выходное напряжение инвертирующего сумматора рассчитывается по формуле}

По этому выражению видно, что напряжение, полученное на выходе сумматора, равно инвертированной сумме входных напряжений умноженных на отношениясопротивления R_OC к сопротивлениям соответствующих входных резисторов.

Если выбрать R1=R2=R3=R, то выходное напряжение инвертирующего сумматора выглядит следующим образом:

.

Выходное напряжение будет равно инверсной сумме входных напряжений, если выбрать R_OC=R.

4) Рассчитать предполагаемое выходное напряжение сумматора U_РАСЧ для своего варианта.

Таблица 1.6.4 – Варианты для расчета сопротивлений входных цепей схемы

Вариант	Реализуемое выражение	U1, В	U2, В	U3, В
1	5U1 + 2U2 + 4U3	–0,1	0,2	0,3
2	6U1 + 3U2 + 5U3	–0,2	0,3	0,4
3	7U1 + 4U2 + 6U3	–0,3	0,4	0,5
4	8U1 + 5U2 + 7U3	–0,4	0,5	0,6
5	9U1 + 6U2 + 8U3	–0,5	0,6	0,7
6	10U1 + 7U2 + 9U3	0,6	–0,7	0,8
7	6U1+7U2+6U3	0,7	–0,8	0,9
8	5U1 + 6U2 + 5U3	0,8	–0,9	10
9	7U1 + 4U2 + 5U3	0,9	–1,0	1,1
10	7U1 + 3U2 + 6U3	1,0	–1,1	1,2