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 R ₁ и R ₂ 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).