Экспериментальная проверка результатов расчета

Результаты экспериментальной проверки, приведенные на рис. 7, подтверждают правильность расчета.

Задача 3

Схема на ОУ (рис. 8).

Рис. 8

Дано:

значение напряжений U₁, U₂изменяются в диапазоне от -12 В до +12В.

Найти:

значения напряжений U₁, U₂.

Расчет

1. Допустим, что U_2-=-12 В. Подставляя значения параметров в U_OUT=
= - E_E. R_OC/R_E- E₁R_OC/R₁- E₂R_OC/R₂, получим:

Напряжение U₂на инвертирующем входе компаратора равно:

Поскольку напряжение на неинвертирующем входе U_2->U₂₊, начальное допущение о том, что U₂=-12 В, верно.

2. Допустим, что U₂=+12В.

В этом случае начальное допущение неверно, поскольку U2- > U2+.

Ответ: напряжение U₁=5 В, напряжение U₂=12 В.

Экспериментальная проверка результатов расчета

Результаты экспериментальной проверки, приведенные на рис. 8, подтверждают правильность расчета.

Задача 4

Схема на ОУ (рис. 9).

Рис. 9

Дано:

все параметры указаны в схеме.

Найти:

значение напряжений в точках U1, U2.

Расчет

Для составления системы уравнений можно воспользоваться уравнением U_OUT=-E_E.R_OC/R_E-E₁R_OC/R₁-E₂R_OC/R₂, составленному по методу узловых потенциалов:

После подстановки и преобразований получаем:

U₁=7 - 3,6U₁- 14,4;

4,6U₁= - 7,4;

U₁= - 1,61 В,

U₂=1,8( - 1,61+4) » 4,3 B.

Экспериментальная проверка расчета

Результаты экспериментальной проверки, приведенные на рис. 9 подтверждают правильность расчета.

Задача 5

Схема на ОУ (рис. 10).

Рис. 10

Дано:

значение напряжения на выходе изменяется в диапазоне от -12 В до +12 В.

Найти:

зависимость выходного напряжения от входного напряжения и построить график этой зависимости.

Расчет

Пороговые напряжения вычисляются по методу узловых потенциалов:

Ответ: зависимость выходного напряжения от входного имеет гистерезисный характер. Пороговое напряжение при нарастании входного напряжения равно 8 В, при убывании - 0 В. График зависимости приведен на рис. 11.

Рис. 11

Экспериментальная проверка расчета

Измерить пороговые напряжения можно по осциллограммам входного и выходного напряжений. Пороговые напряжения также можно видеть в точках пересечения характеристики, полученной в режиме В/А, с осью абсцисс.

Задача 6

Схема на ОУ (рис. 12).

Рис. 12

Дано:

положительный импульс прямоугольной формы, амплитудой 5 В, длительностью 1 мс подан на вход системы. По окончании импульса напряжение на входе схемы равно нулю.

Найти:

напряжение u(t) на выходе.

Расчет

Введем обозначения: i_вх - входной ток, u_вых - выходное напряжение, t=R1C - постоянная времени входной цепи, U_C(t) - напряжение на конденсаторе.

1. Рассмотрим интервал импульса 0 <t<t_и:

i_вх =(5 В/1 к) . е-t/^t=5 mA . е-t/^t;

t=1к . 0,1 мкФ=0,1 мс;

u_вых = -2к . i_вх = -10 . е-t/^t, В;

U_C(t_и)=(5В) . (1-е-t_и/^t) @ 5В, т.к. t_и> 3t,

т.е. конденсатор зарядится за время tидо величины, близкой к амплитуде импульса.

2. Рассмотрим временной интервал после прохождения импульса -t>tи:

i_вх =(U_C(t_и)/1к) . е-(t-t_и)/^t =5mA . е-(t-t_и)/^t ;

u_вых = -2к . i_вх = -10 . е-(t-t_и)/^t, В.

Ответ: в интервале 0<t<t_и: u_вых=-10 . е-t/^t,

в интервале t >t_и: u_вых=-10 . е-(t-t_и)/^t, t_и=1 мс, t=0,1 мс.

Задача 7

Схема на ОУ (рис. 13).

Рис. 13

Дано:

значение напряжения на выходе изменяется в диапазона от -12 В до +12 В.

Найти:

частоту работы мультивибратора, построить осциллограмму напряжений U_ВЫХ, U_С.

Расчет

1. Найдем пороги срабатывания по методу узловых потенциалов:

U_П1= 7В, U_П2= -5В, t = 0,1 мкФ, 10 к=1 мс.

2) Интервал T₁процесс заряда конденсатора до напряжения, равного U_П1:

U_C(0)=-5 В, U_C(¥)=-12 В, U_C(T₂)=-5 В,

-5=-12-[-12-(+7) ×e-(T₂/t),

e(T₂/t),=19/7,

T₂=t×ln(19/7)» 0,999 мс,

f=1/(T₁+T₂)=10³/(1,223+0,999)» 450 Гц.

По полученным результатам расчета можно построить график временных зависимостей входного и выходного напряжений (рис. 14).

Рис. 14

Рабочее задание