Лабораторна робота №17
Застосування інтегральних схем 17.1. Мета роботи. 17.1.1. Вивчити принцип дії інтегральних інвертуючих підсилювачів і компараторів сигналів. 17.2. Основні теоретичні відомості. Операційні підсилювачі (ОП) в інтегральному виконанні широко застосовуються для побудови складних функціональних схем. Як правило, ОП виконуються по багатокаскадної схемою з омічними зв'язками між каскадами. Перший каскад виконується по диференціальній схемі, а останній - за схемою із загальним колектором. Сучасні ОП в інтегральному виконанні мають великий вхідний та малий вихідний опір і дуже високий коефіцієнт підсилення. У різних схемах ОП працюють з глибоким зворотнім зв'язком (ЗЗ). При великих значеннях Кu і глибокому ЗЗ залежність між вхідним і вихідним сигналами визначається в основному характером ЗЗ. Тому, змінюючи характер ЗЗ, можна отримати різні функціональні схеми. Розглянемо деякі типові схеми з використанням OП. Масштабуючий підсилювач. Масштабуючі підсилювачі застосовуються в обчислювальній техніці, коли необхідно змінити сигнал в певному співвідношенні. На Рис. 17.1. наведена схема такого підсилювача з інвертуванням вхідного сигналу. Сигнал Uвх через резистор RI подається на інвертуючий вхід, який охоплений негативним ЗЗ за допомогою резистора Roc. Неінвертуючий вхід з'єднаний з нульовою точкою (заземляется).
Рис. 17.1. Для даного підсилювача коефіцієнт підсилення дорівнює: Кu = - Uвих / Uвх = - Rос/R1. Компаратор сигналів. Компаратором називається схема для порівняння двох напруг (Рис. 17.2.).
Рис. 17.2. На неінвертуючий вхід підсилювача подається незмінна за величиною напруга, яке називають опорним Uоп. На інвертуючий вхід подається змінюєме в часі напруга Uвx. В схемі компаратора використовується властивість підсилювача змінювати полярність вихідної напруги в залежності від знаку різниці напруг на входах. Пояснимо це на прикладі часової діаграми (Рис. 17.2.). В інтервалі часу O-t1, Uоп> Uвх, це означає, що потенціал неінвертуючого входу вище, ніж інвертуючого. Отже, Uвих збігається по фазі з Uоп (U вих> 0) і в зв'язку з тим, що коефіцієнт підсилення розімкнутого ОП 104 - 105, встановлюється на рівні Uживлення. В момент часу t > t1, коли Uвх - Uоп потенціал інвертуючого входу вище ніж неінвертуючого U вих < 0, тобто відстає по фазі від Uвх на 180°, а встановлюється на рівні -Uп. Зміна полярності вихідної напруги відбувається в момент часу t1, коли Uвх = Uоп. Оскільки коефіцієнт підсилення ОП досить високий в момент порівняння Uвх і Uоп через шуми можливе багаторазове переключення вихідної напруги ОП. Щоб виключити такий режим характеристиці компаратора штучно додають гістерезис (Рис. 17.3.). Ширина петлі гістерезису Ср повинна перевищувати рівень шуму і визначатися з виразу виду: R1 Ср = DUвх = ---------- (Uвых мах – Uвых min). R1 + R2
Такі схеми використовуються для перетворення форми сигналу, отримання прямокутних імпульсів та інш. Рис. 17. 3. 17.3. План роботи.
17.3.1. На основі ОП А1 зберіть схему інвертуючого підсилювача. Дослідіть його роботу (Рис. 17.4.). Рис. 17.4.
17.3.2. На основі А1 побудуйте компаратор напруг. Поясніть призначення всіх елементів схеми, дослідіть її. (Рис. 17.5.). Рис. 17.5. 17.3.3. Розробіть схему вимикання світла при зростанні освітленості. Випробуйте її (Рис. 17.6.).
Рис. 17.6.
|
