Получение экспериментальных данных
ЗАДАНИЕ. Заполнить таблицу, выбрав набор значений емкости конденсатора.
Таблица 1 – Экспериментальные данные
| С, мкФ | Т, мс | Частота, Гц |
| 0,095 | ||
| 0,07 | ||
| 0,062 | ||
| 0,056 | ||
| 0,052 | ||
| 0,049 | ||
| 0,045 |
ЗАДАНИЕ. Построить график
График зависимости частоты колебаний от емкости конденсатора С.
График зависимости периода колебаний от емкости конденсатора С.
ЗАДАНИЕ. Получить и изобразить осциллограммы
Рисунок 4 – Осциллограмма колебаний
Выводы
Таким образом, мы исследовали в ходе данной лабораторной работы LC-генератор периодических колебаний. Смоделировали схему LC-генератора и указали LC-контур. Определили период колебаний для указанных номиналов элементов схемы. Исследовали зависимость частоты и амплитуды колебаний от величины емкости конденсатора LC-контура.
Лабораторная работа №10
Цели и задачи работы
Цель работы: исследовать операционный усилитель.
Задачи работы:
1.смоделировать схему операционного усилителя;
2. исследовать форму сигнала при различных частотах 100 Гц, 500 Гц , 1 кГц, 2 кГц, 5 кГц, 10 кГц, 20 кГц и определить период и амплитуду колебаний;
3. смоделировать схему усилителя;
4. определить закон изменения коэффициента усиления в зависимости от величин сопротивлений (1, 2, 3, 4, 5 Ом).
Модель схемы
Операционный усилитель.
Усилитель.
Получение экспериментальных данных
Экспериментальные данные для операционного усилителя
| f, Гц | T, мс | Авых, В | Кус |
| 9,8 | 11,1 | ||
| 1,9 | 11,1 | ||
| 1,01 | 11,1 | ||
| 0,5 | 11,1 | ||
| 0,2 | 11,1 | ||
| 0,1 | 11,1 | ||
| 0,05 | 11,1 |
Осциллограмма колебаний
Изменяя величины R1 и R2 получить модель устройства усилителя и определить зависимость коэффициента усиления от величин входных сопротивлений.
Экспериментальные данные для усилителя
| r1\r2 | |||||
| 1,5 | 2,5 | 3,5 | |||
| 1,33 | 1,66 | 2,33 | 2,66 | ||
| 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,25 | ||
| 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 |
График зависимости коэффициента усиления от величин входных сопротивлений.
Выводы
В данной лабораторной работе мыисследовали операционный усилитель. В ходе работы мы смоделировали схему операционного усилителя, исследовали форму сигнала при различных частотах и определили период и амплитуду колебаний, смоделировали схему усилителя, определили закон изменения коэффициента усиления в зависимости от величин сопротивлений. Мы убедились, что операционный усилитель имеет высокий коэффициент усиления.
Лабораторная работа №11
Цели и задачи работы
Цель работы: исследовать применение операционного усилителя к созданию различных электронных схем.
Задачи работы:
1. смоделировать схему дифференциального усилителя;
2. исследовать зависимость Кус от U1 (1, 2, 3, 4, 5 Ом), U2 (1, 2, 3, 4, 5 Ом) и U1- U2;
3. смоделировать схему сумматора;
4. исследовать зависимость Кус от V1+ V2. (-5, -3, -1, 1, 3, 5 В каждое напряжение);
5. смоделировать схему интегратора;
6. определить форму сигнала на выходе и коэффициент усиления для различных форм входных сигналов для различных частот (5, 100, 500, 1000, 5000 кГц) при амплитуде 10 мВ;
7. подобрать оптимальную величину емкости конденсатора (микро, нано и пико фарад);
8. оценить качество выходного сигнала;
9. смоделировать схему дифференциатора;
10. определить форму сигнала на выходе и коэффициент усиления для различных форм входных сигналов для различных частот(5, 100, 500, 1000, 5000 кГц) при амплитуде 10 мВ;
11. подобрать оптимальную величину емкости конденсатора (микро, нано и пико фарад);
12.оценить качество выходного сигнала;
13. смоделировать схему логарифматора;
14. доказать, что приведенная схема соответствует логарифмической функции по коэффициенту усиления;
15. смоделировать схему релаксационного генератора;
16. определить амплитуду и период на выходе генератора при различных величинах емкости конденсатора;
17. Указать способ управления выходом генератора;
18. смоделировать схему активного фильтра низкой частоты;
19. определить его АЧХ и ФЧХ;
Модели схем
Дифференциальный усилитель.
Сумматор.
Интегратор
Дифференциатор.
Логарифматор.
Релаксационный генератор.
\
Активный ФНЧ.
Экспериментальные данные для дифференциального усилителя
| U1\U2 | |||||
| -1 | |||||
| -2 | -1 | ||||
| -3 | -2 | -1 | |||
| -4 | -3 | -2 | -1 |
Экспериментальные данные для сумматора
| U1\ U2 | -3 | -2 | -1 | ||||
| -3 | -6 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 | |
| -2 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 | ||
| -1 | -4 | -3 | -2 | -1 | |||
| -3 | -2 | -1 | |||||
| -2 | -1 | ||||||
| -1 | |||||||
Экспериментальные данные для интегратора
| f, кГц | Uвх, мВ | Uвых, мВ | Kус |
| 19,88 | 2,500 | 0,1258 | |
| 19,79 | 0,120 | 0,0061 | |
| 19,87 | 0,025 | 0,0013 | |
| 19,87 | 0,012 | 0,0006 | |
| 19,87 | 0,002 | 0,0001 |
Зависимость Кус от частоты сигнала, при С=0.5 мкФ.
Осциллограмма для интегратора, с заданной прямоугольной формой сигнала.
Экспериментальные данные для дифференциатора:
| f, КГц | А, мВ | В, мВ | Кус |
| 9,98 | 13,23 | 1,326 | |
| 9,93 | 24,48 | 2,465 | |
| 9,94 | 24,80 | 2,495 | |
| 9,94 | 24,83 | 2,498 | |
| 9,94 | 24,84 | 2,499 |
Осциллограмма для дифференциатора, с заданной треугольной формой сигнала.
Экспериментальные данные для логарифматора:
| Uвх, В | Uвых, В | Kус |
| 0,01 | 1,199 | 119,9 |
| 0,05 | 1,27 | 25,4 |
| 0,1 | 1,301 | 13,01 |
| 0,5 | 1,372 | 2,744 |
| 1,402 | 1,402 | |
| 1,475 | 0,295 | |
| 1,507 | 0,1507 | |
| 1,595 | 0,0319 | |
| 1,646 | 0,01646 | |
| 1,885 | 0,00377 | |
| 2,126 | 0,002126 | |
| 3,876 | 0,000775 | |
| 6,007 | 0,000601 |
Экспериментальные данные для релаксационного генератора:
| С,пФ | Т, мкс | Амплитуда |
| 1,56 | 19,99 | |
| 5,73 | 19,99 | |
| 11,19 | 19,99 | |
| 22,39 | 19,99 | |
| 54,50 | 19,99 | |
| 108,48 | 19,99 |
АЧХ активного фильтра низкой частоты, полученная с Bode Plotter.
ФЧХ активного фильтра низкой частоты, полученная с Bode Plotter.
Выводы
В данной лабораторной работе мыисследовали применение операционного усилителя к созданию различных электронных схем. В ходе работы мы смоделировали схемы дифференциального усилителя, сумматора, интегратора, дифференциатора, логарифматора, релаксационного генератора, активного фильтра низких частот. Исследовали различные зависимости и формы сигналов для них. Убедились, что дифференциальный усилитель является электронным усилителем с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу(в нашем случае, исходя из полученных данных, константа равна 1). Сумматор – это устройство, преобразующее информационные сигналы в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов (выходной сигнал равен сумме входных сигналов). Аналоговый интегратор - устройство, выходной сигнал которого пропорционален интегралу от входного сигнала (отчетливо это показывает осциллограмма для интегратора). Дифференциатор – устройство, в котором зависимость между входной и выходной величиной можно представить в виде формулы 
, т.е. через дифференциал входной величины, умноженный на коэффициент передачи. Логарифматор – это устройство, в котором зависимость выходной величины от входной по логарифмическому закону (для реализации логарифмирования используются естественная экспоненциальная вольтамперная характеристика диода и возможность получения обратной зависимости при помощи усилителя с глубокой отрицательной обратной связью). Релаксационный генератор – устройство в котором активный элемент работает в ключевом режиме — включён/выключен. Из экспериментальных данных выяснили, что амплитуда выходного сигнала не зависит от емкости конденсатора. Активный фильтр низких частот – это аналоговый электронный фильтр, содержащий операционный усилитель. Такой фильтр ослабляет амплитуды гармонических составляющих сигнала выше частоты среза (что видно из АЧХ активного фильтра низкой частоты).