Отчёт по лабораторным работам Дисциплина «Схемотехника» Вариант 1(нечетные)

Лабораторная работа 1 «Дифференциальный каскад на биполярных транзисторах»

Цель работы – исследование передаточных характеристик и определение основных параметров дифференциальных каскадов на биполярных транзисторах.

1.

Рис. 1 Схема дифференциального каскада на биполярных транзисторах с резистором в цепи эмиттеров.

Таблица 1 Результаты измерений.

, мВ	, В	, В	, мкВ
-200	-3,318	-3,318	-93,86
-150	-3,334	-3,334	-72,06
-100	-3,35	-3,35	-49,19
-80	-3,356	-3,356	-39,72
-60	-3,362	-3,362	-30,08
-40	-3,368	-3,368	-20,24
-20	-3,374	-3,374	-10,22
0	-3,381	-3,381	0,001
20	-3,387	-3,387	10,42
40	-3,392	-3,392	21,04
60	-3,399	-3,399	31,86
80	-3,406	-3,406	42,89
100	-3,412	-3,412	54,13
150	-3,427	-3,427	89,19
200	-3,443	-3,443	113,7

Рис. 3 Схема дифференциального каскада на биполярных транзисторах с источником тока в цепи эмиттеров.
Таблица 2 Результаты измерений.

, мВ	, В	, В	, мВ
-200	-0,3541	11,73	-12,08
-150	-0,3788	11,63	-12,01
-100	-0,3182	11,37	-11,89
-80	0,05854	10,99	-10,93
-60	0,777	10,28	-9,498
-40	1,948	9,105	-7,157
-20	3,587	7,466	-3,88
0	5,527	5,527	0,000398
20	7,467	3,588	3,879
40	9,106	1,951	7,155
60	10,28	0,782	9,494
80	10,99	0,06666	10,93
100	11,38	-0,3224	11,71
150	11,67	-0,502	12,17
200	11,74	-0,5182	12,26

Вывод.

1. 
   Схема простейшего дифференциального каскада на биполярных транзисторах с резистором в цепи эмиттеров обладает хорошим входным сопротивлением, хорошим коэффициентом усиления.
   
2. 
   Схема дифференциального каскада на биполярных транзисторах с источником тока в цепи эмиттеров обладает большим, чем в предыдущей схеме коэффициентом усиления. Источник тока используется для увеличения коэффициента ослабления синфазного сигнала.
   

Лабораторная работа №2. «Функциональные устройства на ОУ

Цель работы – исследование операционного усилителя и его работы в различных схемах включения.

1. 
   Соберем схему компаратора без обратной связи.
   

Рис. 1 Схема компаратора без обратной связи.



Рис. 2 Осциллограммы входного и выходного напряжения компаратора без обратной связи
2) Соберем схему компаратора с положительной обратной связью.

Рис. 3 Схема компаратора с ПОС.

Рис. 4 Осциллограммы входного и выходного напряжения компаратора с положительной обратной связью.

3) Схема однополупериодного выпрямителя на ОУ.

Рис. 5 Схема однополупериодного выпрямителя на ОУ.

Рис.6 Осциллограммы входного и выходного напряжения однополупериодного выпрямителя.

5) Схема триггера Шмитта на базе ОУ.

Рис. 7 Схема триггера Шмитта на ОУ.

Рис. 8 Осциллограммы входного и выходного напряжения триггера Шмитта.

6) Схема триггера на ОУ.



Рис. 8 Схема триггера на ОУ.



Рис. 9 Осциллограммы входного и выходного напряжений осциллографа.

Вывод

1. 
   Схема компаратора без обратной связи обладает меньшим быстродействием и менее помехоустойчивая, чем схема с ПОС.
   
2. 
   Схема однополупериодного выпрямителя на ОУ обладает преимуществом перед обычными диодными выпрямителями в возможности применения их для детектирования малых уровней входного напряжения.
   
3. 
   Схема триггера на ОУ переключается во второе устойчивое состояние при поступлении на вход импульса с амплитудой по модулю большей, чем пороговое напряжение, реализованное с помощью ПОС. на выходе постоянное напряжение до прихода на вход следующего импульса другой полярности.
   
4. 
   Схема триггера Шмитта на ОУ срабатывает, если амплитуда входного импульса больше порогового напряжения. Переходная характеристика имеет форму гистерезиса. Варьируя коэффициент ПОС можно изменять пороговое напряжение.
   

Лабораторная работа № 3 Мультивибраторы

Цель: Познакомиться с работой мультивибраторов на ОУ и на интегральном таймере. Рассмотреть работу схем ждущего мультивибратора , автоколебательного мультивибратора на ОУ интегральном таймере.

1. 
   Соберем схему ждущего мультивибратора на интегральном таймере.
   

Рис. 1 Схема ждущего мультивибратора на интегральном таймере.

Рис. 2 Осциллограммы входного и выходного сигналов.

τ_и=R₂C₂ln₃=0,11мс – расчетное (0,11мс – измеренное)
Изменяя R2 =6.35 кОм или С2=635 нФ получаем импульсы длительностью 700мкс.

2. 
   Соберем схему автоколебательного мультивибратора на интегральном таймере.
   

Рис. 3 Схема автоколебательного мультивибратора на интегральном таймере.

Рис. 4 Осциллограммы сигналов на времязадающей цепи и на выходе мультивибратора.

- измерить пороговые уровни срабатывания схемы.

Uпор1=4 В; Uпор2=8 В
- измерить длительность импульса t1и паузы t2
t1=0,693*(R1+R2)*C1=139 мкс - расчетное (141 мкс - измеренное)
t2=R2*C1*ln2=70 мкс - расчетное (71 мкс - измеренное)
- определить частоту выходного напряжения F=1/T; F=4,72 кГц
- определить коэффициент заполнения γ=t1/(t1+t2); γ=0,656.
3. Соберем схему автоколебательного мультивибратора на ОУ.

Рис. 5 Схема автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе.

Рис. 6 Осциллограмма сигналов времязадающей цепи и на выходе схемы.

- измерить длительность импульса t1
t1=R1*C1*ln(1+2*R3/R2)= 161 мкс - расчетное (164мкс - измеренное)
- определить период колебаний как T=2t1; T=328 мкс

Вывод.

Проделав лабораторную работу был изучин принцип работы автоколебательного и ждущего мультивибратора. В автоколебательном мультивибраторе изменяя R2 и C2 можно регулировать время импульса. Ждущий мультивибратор генерирует импульсы при подаче на его вход запускающих сигналов от другого источника. Как видно в автоколебательном мультивибраторе на ОУ из последней формулы период колебаний мультивибратора не зависит от напряжения Uм, которое, в свою очередь определяется напряжением питания Uпит. Поэтому частота колебаний мультивибратора на ОУ мало зависит от питающего напряжения.

Лабораторная работа № 4. Генераторы треугольных и синусоидальных колебаний

Цель: Познакомиться с работой генератора треугольных и синусоидальных колебаний собранных на ОУ.
1. Собрать генератор синусоидальных сигналов с мостом Вина и диодной автостабилизацией.



Вычислить частоту колебаний генератора
F=1/(2πRC)=796Гц-расчетное (759-Измеренное)
V₁max=6В - максимальное напряжение смещения, при котором еще возникают колебания на выходе схемы.

2. Собрать генератор сигналов треугольной формы.

Вычислить период колебаний генератора.
T=4R₃C₁R₂/R₁=240мкс-расчетное (245-Измеренное).
R1=10кОм;R2=7кОм - значения сопротивлений при которых на выходе наблюдается треугольные колебания амплитудой 10В.

Вывод.

Наиболее распространенной схемой на ОУ является генератор на базе частотно - зависимой цепи, называемой мостом Вина (см. рис. 1). В данной схеме при R3/R4 > R1/R2 + C1/C2 возникают автоколебания, круговая частота которых равна (w)^2 = 1/ R1*R2*C1*C2.
Если R1 = R2, C1 = C2 , то линейную частоту генератора можно определить по соотношению.
Установившиеся синусоидальные колебания в замкнутой цепи возможны лишь при строгом равенстве 1 коэффициента усиления каскада на частоте f. Иначе возникают нелинейные искажения и выходные сигналы сильно отличаются от синусоидальных. Для устранения подобных явлений вводится диодная автостабилизация.
Генераторы треугольного сигнала формируют напряжение пилообразной и треугольной формы, используя для этого процесс заряда и разряда конденсатора постоянным током. Для управления процессом заряда и разряда применяется электронный ключ, который шунтирует цепь разряда конденсатора. При разомкнутом ключе конденсатор заряжается от источника постоянного тока до напряжения Uc. В произвольный момент времени ключ замыкается и конденсатор разряжается через резистор до напряжения Uc = 0. После разряда конденсатора ключ снова размыкается и процесс повторяется. Схемы на ОУ могут быть двух типов: с внешним управлением и автогенераторные. Оба типа схем представляют собой совокупность компаратора и интегратора.