Схема выделения абсолютной величины сигнала

Рис. 3.3

В схеме, представленной на рис 3.3, выходное напряжение U_вых изменяется пропорционально входному напряжению U_вх, оставаясь всегда положительным независимо от полярности U_вх. Когда U_вх поло­жительно, VD2 открыт и, вследствие деления напряжения на одинако­вых по величине резисторах R_A и R_B, сигнал на неинвертирующем вхо­де ОУ равен U_вх/2. Диод VD1 при этом закрыт, поэтому равные по ве­личине резисторы R_o.c и R1 образуют обычную цепь ОС инвертирующего усилителя и выходное напряжение

.

Когда U_вх отрицательно, VD1 смещен в прямом, a VD2 – в обрат­ном направлениях. Потенциалы точек 1 и 2 примерно равны и соответствуют потенциалу «земли», через резистор R1 протекает пренеб­режимо малый ток и падение напряжения на нем при оценке коэффици­ента усиления схемы можно не принимать в расчет. Выходное напряже­ние в этом случае определяется следующим образом:

.

Все резисторы (R1, R2, R_о.с, R_A, R_B) выбрать одинаковыми, коэффициент усиления схемы будет равен единице.

Триггер Шмитта

Схема триггера Шмитта подобна рассмотренным выше схемам ком­паратора и детектора нуля. Выходное напряжение ОУ, включенного по схеме триггера Шмитта, скачком переходит от положительного напря­жения смещения +U_вых.max к отрицательному напряжению насыщения –U_вых.max. Схема триггера Шмитта и его передаточная характеристика показаны на рис 3.4, 3.5.

Рис. 3.4

рис. 3.5

Из передаточной характеристики видно, что выходное напряжение находится в состоянии положительного насыщения при входном сигнале U_вх, меньшем напряжения верхнего порога U_в.п Если U_вх станет немного больше порогового значения U_в.п, напряже­ние на выходе схемы перебросится к –U_вых.max и останется в этом состоянии до тех пор, пока U_вх не станет меньше напряжения нижнего порога U_н.п. Эти пороговые напряжения можно определить из уравне­ния

.

где U_вых.max – максимальное положительное или максимальное отрицательные значения выходного напряжения ОУ.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему детектора нуля. Конфигурация цепи обратной связи задается преподавателем.

2. На вход схемы подать синусоидальный сигнал от генератора ГЗ-33. Амплитуда и частота входного сигнала задается преподавате­лем.

3. Снять осциллограмму выходного напряжения детектора нуля.

4. Собрать схему компаратора.

5. Подавая на вход компаратора гармонический сигнал при А = 2В, f = 1000Гц и устанавливая поочередно опорное напряжение, равное +1В и –1В, снять осциллограммы выходных напряжений.

6. Собрать схему выделения абсолютной величины сигнала.

7. Подав на вход схемы гармонический сигнал при А = 200 мВ, f = 5 кГц," снять осциллограммы выходного напряжения.

8. Собрать схему триггера Шмитта.

9. Меняя соотношение R2/R1, снять передаточные характеристики компаратора при U_оп = const

Составление отчета

Отчет должен содержать:

а) принципиальные схемы исследуемых устройств;

б) снятые экспериментально осциллограммы выходных напряжений;

в) выводы по работе.

4. Контрольные вопросы и задания

1. Поясните принцип работы схемы выделения абсолютной величины сигнала. Какова область применения этого устройства?

2. Если в схеме, показанной на рис 3.4, R1 = 10 кОм, R2 = 220 Ом, U_oп = 2В и напряжение насыщения ОУ равно +10В, то чему равны напряжения верхнего и нижнего порогов схемы?

3. Изобразите форму выходных сигналов компараторов схемы, при­веденной на рис 3.6.

рис. 3.6

Форма подаваемого на вход схемы аналогового напряжения приведена на рис. 3.7.

рис. 3.7

4. Каким образом ограничивается амплитуда выходных напряжений исследуемых схем?

5. По какому параметру следует выбирать ОУ, используемые в вы­сокоскоростных переключательных схемах?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Цель работы: экспериментальное исследование активных филь­тров на операционных усилителях.

Задания:

1) ознакомиться с принципами пассивной и активной фильтрации;

2) изучить основные типы фильтров;

3) освоить процедуру расчета активных фильтров;

4) снять и построить АЧХ активных фильтров низкой и высокой частоты и полосовых фильтров.