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 U2-=-12 В. Подставляя значения параметров в UOUT=
= - EE. ROC/RE- E1ROC/R1- E2ROC/R2, получим:
Напряжение U2на инвертирующем входе компаратора равно:
Поскольку напряжение на неинвертирующем входе U2->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 UOUT=-EE.ROC/RE-E1ROC/R1-E2ROC/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: iвх - входной ток, uвых - выходное напряжение, t=R1C - постоянная времени входной цепи, UC(t) - напряжение на конденсаторе.
1. Рассмотрим интервал импульса 0 <t<tи:
iвх =(5 В/1 к). е-t/t=5 mA. е-t/t;
t=1к. 0,1 мкФ=0,1 мс;
uвых = -2к. iвх = -10. е-t/t, В;
UC(tи)=(5В). (1-е-tи/t) @ 5В, т.к. tи> 3t,
т.е. конденсатор зарядится за время tидо величины, близкой к амплитуде импульса.
2. Рассмотрим временной интервал после прохождения импульса -t>tи:
iвх =(UC(tи)/1к). е-(t-tи)/t =5mA. е-(t-tи)/t;
uвых = -2к. iвх = -10. е-(t-tи)/t, В.
Ответ: в интервале 0<t<tи: uвых=-10. е-t/t,
в интервале t >tи: uвых=-10. е-(t-tи)/t, tи=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 UВЫХ, UС.
Расчет
1. Найдем пороги срабатывания по методу узловых потенциалов:
UП1= 7В, UП2= -5В, t = 0,1 мкФ, 10 к=1 мс.
2) Интервал T1процесс заряда конденсатора до напряжения, равного UП1:
UC(0)=-5 В, UC(¥)=-12 В, UC(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
