Канали.

Рис. 5.2. Электронный термометр

Рис. 5.1. Пример мостовой схемы

Рис. 4.3. Генератор импульсов с изменяемыми параметрами цикла

 

Теория. Схема генератора импульсов на рис. 4.3 подобна схеме мультивибратора (см. рис. 4.1). Однако в схеме на рис. 4.3 цепь ОС составляют два диода и два перемен­ных сопротивления. Длительность импульса t₁устанавливается сопротивлением R_4, а интер­вал между импульсами - сопротивлением R₅, причем

t₁ ~ 0,694 R₄ C₁ (4.2a)

t₂ ~ 0,694 R₅ C₁ (4.2б)

Решение. Для длительности импульса 0,2 мкс и С₁ =80 пф (задано) t₁ = 0,2 • 10^-6 = 0,694 R₄ (80 • 10^-12), откуда R₄ = 3,6 кОм. Длительность t₂ = Т – t₁ =1 – 0,2 = 0,8 мкс.

Из уравнения (4.2б) сопротивление R₂= 0,8 • 10^-6/ (0,694 • 80 • 10^-12) =14,4 кОм.

Задание. Рас­считайте сопротивления R₄ и R₅ для генера­тора импульсов в схеме на рис. 4.3. согласно варианту

 

№ варианта
Длительность выходного импульса, мкс		3,5						7,5			2,5	4,5	5,5	6,5
Частота следования импульсов, кГц

№ варианта
Длительность выходного импульса, мкс	8,5		9,5		10,5		11,5		13,5	14,5
Частота следования импульсов, кГц

Генератор колебаний синусоидальной фор­мы. Для получения колебаний синусоидаль­ной формы часто используется ОУ с мостом Вина (рис. 4.4). Ниже рассматривается ге­нератор, на выходе которого отфильтровы­вается синусоидальный сигнал из напряжения в форме меандра.

 

Рис. 4.4. Генератор с мостом Вина

Задача 4.3. Рассчитайте компоненты гене­ратора с мостом Вина (рис. 4.4), необходи­мые для получения колебаний с частотой 1,6 кГц.

Теория. Положительная ОС создается в схе­ме цепями R₁C₁ и R₂C_2. Коэффициент уси­ления усилителя регулируется сопротивления­ми R₃ и R_4. Условие поддержания устойчи­вой генерации записывается в виде

(4.3)

Частота генерируемых колебаний, Гц,

(4.4)

Принимая R₁ = R₂= R и C₁ =С₂ =С, по­лучаем

(4.5)

 

Решение. Для названных частотных требо­ваний из (4.5) произведение

 

Выбирая емкость С = 0,1 мкФ, имеем сопротивление R = 10⁴/С = 10^-4/10^-7 = 1 кОм.

Будем считать, R₁ = R₂ = 1 кОм и C₁ =С₂= 0,1мкФ.

 

Согласно уравнению (4.3) можно запи­сать R₃/R₄ = R₁/R₂ + C₂/C₁ = 2, т.е. R₃ =2 R₄. Полагая, что R₄ = 470 Ом, получаем R₃ = 2 ·470 = 940 Ом.

Задание. Рас­считайте элементы генератора на рис. 4.4 согласно варианту на основе ОУ LM101:

№ варианта
Частота колебаний, кГц	2,5	1,5	1,8	1,0				3,2	6,7	0,8

 

№ варианта
Частота колебаний, кГц						10,5		11,5		12,5

 

 

Компаратор напряжений. Операционный усилитель можно использовать в качестве компаратора напряжений, который сравнивает напряжение на одном из входов с опорным напряжением на другом входе. Компаратор применяется также для создания колебаний сложной формы, в частности прямоугольных импульсов.

 

 

 

Рис. 4.5. Компаратор напряжений:

а - схема; б - входное напряжение; в - выходное напряжение

Задача 4.4. На рис. 4.5,а приведена схема компаратора для формирования напря­жений сложной формы. Начертите форму сиг­нала на его выходе, если входное напряжение показано на рис. 4.5, б, а +U= 10В и U_оп=1 В.

Теория и решение. В интервале времени 0 < t < t₁входное напряжение растет от 0 до 1 В. Так как опорное напряжение посто­янно и составляет 1 В, уровень входного на­пряжения оказывается меньше опорного. По­скольку ОУ имеет очень высокий коэффи­циент усиления, на его выходе создается на­пряжение +10 В, соответствующее напряже­нию насыщения схемы.

В интервале t₁ < t < t₂ напряжение на инвертирующем входе больше по модулю (и положительно), чем опорное напряжение, и на выходе U_i = 0, если -U = 0. Для t₂ < t < t₅ выходное напряжение снова равно 10 В. Таким образом, на выходе схемы формируется напряжение прямоугольной формы (рис. 4.5,в).

Задание. Получите напряжение на выходе компаратора (рис. 4.6) и промоделируйте схему при входном сигнале на рис. 4.5.б и прочих параметрах согласно варианту.

 

Рис. 4.6. Компаратор напряжений

№ варианта
+U, B
Uоп, В	1,5	0,5	1,2	1,8		1,5	0,5	1,2	1,8		0,5	0,6	0,7	0,8	0,9

 

№ варианта
+U, B
Uоп, В		1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9

Содержание отчета.

1. Краткие теоретические сведения о работе рассмотренных схем.

2. Расчетная часть в соответствии с заданием и номером варианта.

3. Результаты моделирования в программе EWB

зависимость расчетного параметра от входных воздействий.

4. Анализ полученных результатов моделирования и их соответствие расчетам.

5. Выводы.

Контрольные вопросы.

1. Объяснить принцип работы устройства по принципиальной схеме.

2. Объяснить назначение и функцию каждого элемента в принцип схеме

 

Отчет принимается только в электронном виде на почтовый ящик kvvstudio@gmail.com
Занятие №5

Применение операционных усилителей в измерительной аппаратуре

 

Мостовая схема. Она преобразует малые изменения сопротивлений в напряжение. На­пряжение, снимаемое с моста, подается на измерительный усилитель. Выходное напряже­ние усилителя можно отображать на дисплее. Мостовые схемы используются во многих измерительных устройствах. К их числу от­носятся термометры, датчики давления, изме­рители интенсивности освещенности. В слу­чае термометра в качестве датчика использу­ется термистор, сопротивление которого изменяется под воздействием температуры.

 

 

 

На рис. 5.1 показана мостовая схема. Устройство с переменным сопротивлением имеет остаточное сопротивление R. Потенцио­метр устанавливается на сопротивление R₁, чтобы сбалансировать эту величину. При ба­лансе напряжений U₁ = U₂ = U/2. Если мост не удается сбалансировать вследствие изме­нения сопротивлений, то

(5.4)

При остаточном сопротивлении U₁ =U/2. Выходное напряжение моста

(5.5)

При напряжение

 

 

Задача 5.2. Электронный термометр (рис. 5.2) состоит из термистора, включен­ного в плечо моста, измерительного усилителя и вольтметра. Коэффициент усиления измери­тельного усилителя равен 100. Определите выходное напряжение схемы, если сопротив­ление термистора при 21 °С составляет 10 кОм, а при 20 °С – 10,2 кОм.

Теория и решение. Выходное напряжение рассчитывается следующим образом:

 

Подставляя в это выражение заданные вели­чины, получаем

=4,5B

Задание. Рас­считайте элементы схемы измерительного моста (схема на рис. 5.2) согласно варианту. Необходимо задать дополнительные резисторы моста и коэффициент усиления ИУ таким образом, чтобы при заданном диапазоне измеряемых температур напряжение на выходе ИУ перекрывало полный размах U_ВЫХ (максимальный динамический диапазон схемы). Соответствие сопротивления терморезистора температуре приведено на рисунке 5.3.

№ варианта
UОПОРНОЕ моста, В	2,5	2,5	2,5	1,0	1,0	1,0	1,0	3,3	3,3	3,3		1,5		2,5
UПИТ ИУ, В
Диапазон температур от … до … , OC	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…

 

№ варианта
UОПОРНОЕ моста, В	3,5		2,5		1,5	1,0	1,5	1,3	2,3
UПИТ ИУ, В
Диапазон температур от … до … , OC	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…

 

 

Рис. 5.3. Зависимость сопротивления терморезистора от температуры

 

Отчет принимается только в электронном виде на почтовый ящик kvvstudio@gmail.com

Це засоби періодичного отримання інформації на певні теми з Інтернету. Каналами є веб-сайти, які призначені для доставки «аналогічно до підписки» інформації з Інтернету у комп’ютер користувача. Канали відображають динамічну інформацію таку як погода, останні спортивні новини, біржові прогнози, тощо. На канал треба підписатись. Після цього користувач регулярно отримуватиме свіжу інформацію на певну тему.