3.3.2. Экспериментальная часть
Проведем
исследование работы симметричного
автоколебательного мультивибратора
с
использованием осциллографа ОСЦ (см.
рис.3.4 –
=
10 кОм;
= 100 кОм;
= 100
кОм;
= 0,01 мкФ).
В меню запуска инструментов NI ELVIS выберем
функцию Oscilloscope
(Осциллограф).
В качестве источника для канала А на
лицевой панели осциллографа установим
[BNC/Board CH A]; в качестве источника триггерного
сигнала выберем СН А. Запустим ОСЦ в
непрерывном режиме и понаблюдаем за
выходным напряжением генератора.
Измеряем частоту
и амплитуду колебаний мультивибратора,
определяем их период и сравниваем его
с расчетной величиной (3.9).
Экспериментальным путем находим длительность фронта прямоугольных импульсов на выходе мультивибратора, из соотношения (6.10) определяем максимальную скорость нарастания выходного напряжения ОУ и выясняем, соответствует ли она паспортным данным ОУ ( > ).
3.4. Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
– изложение цели работы;
– основные схемы и расчетные соотношения для триггеров Шмитта, аналоговых компараторов и мультивибраторов, реализуемых на интегральных ОУ.
– результаты измерения основных параметров триггеров Шмитта, аналоговых компараторов и мультивибраторов;
– выводы по работе.
3.5. Контрольные вопросы
1. Что собой представляет триггер Шмитта?
Триггер Шмитта представляет собой операционный усилитель с цепью положительной обратной связи , . Схема триггера Шмитта приведена на рис. 3.1 (РИП – регулируемый источник питания, ЦМ – цифровой мультиметр).
Рис. 3.1
2. В чем состоит принципиальное отличие триггера Шмитта от инвертирующих и неинвертирующих решающих усилителей?
Принципиальное отличие триггера Шмитта от инвертирующих и неинвертирующих решающих усилителей в том, что он имеет гистерезисную характеристику передачи (см. рис. 3.2, кривая 1) и может находиться в двух устойчивых состояниях, соответствующих максимальному и минимальному напряжениям на выходе ОУ.
Рис. 3.2
3. В каких электронных устройствах используется триггер Шмитта?
Триггеры Шмитта нашли широкое применение в аналоговых компараторах, мультивибраторах, импульсных стабилизаторах напряжения и других электронных устройствах.
4. Что собой представляет аналоговый компаратор?
Аналоговыми компараторами называются пороговые устройства, предназначенные для сравнения двух аналоговых сигналов: измеряемого и опорного, с выдачей результата сравнения в виде перепада выходного напряжения. При этом различают компараторы с безгистерезисной и гистерезисной характеристиками передачи.
5. При каких условиях гистерезисный компаратор превращается в безгистерезисный?
Схема гистерезисного аналогового компаратора, реализованного на триггере Шмитта, представлена на рис. 3.3. Этот компаратор сравнивает измеряемое напряжение с опорным напряжением ; при этом оба напряжения должны иметь одинаковую полярность.
Рис.3.3
Работа компаратора (см. рис. 3.3) во многом аналогична работе триггера Шмитта (см. рис. 3.1), но поскольку в компараторе резистор подключен к
опорному напряжению , то характеристика передачи компаратора (см. рис. 3.2, кривая 2) представляет собой характеристику триггера Шмитта (см. рис. 3.2, кривая 1), смещенную вправо на величину напряжения . При этом напряжения переключения компаратора , и его напряжение гистерезиса определяются очевидными соотношениями:
, ,
, (3.5)
Напряжение гистерезиса компаратора уменьшается с уменьшением коэффициента цепи обратной связи , т. е. при увеличении сопротивления и при гистерезисный компаратор превращается в безгистерезисный.
6. В чем состоит отличие друг от друга характеристик передачи триггера Шмитта и гистерезисного компаратора?
Отличие друг от друга характеристик передачи триггера Шмитта и гистерезисного компаратора в том, что характеристика передачи компаратора (см. рис. 3.2, кривая 2) представляет собой характеристику триггера Шмитта (см. рис. 3.2, кривая 1), смещенную вправо на величину напряжения .
Рис.3.2
7. Что такое мультивибратор?
Мультивибраторы представляют собой генераторы прямоугольных импульсов.
8. В чем состоит отличие автоколебательного мультивибратора от одновибратора?
Они подразделяются на автоколебательные мультивибраторы, в которых генерация осуществляется непрерывно без внешнего воздействия, и на ждущие мультивибраторы (одновибраторы), формирующие под воздействием внешнего сигнала одиночные прямоугольные импульсы.
9. Представляет ли собой автоколебательный мультивибратор устойчивую систему?
Автоколебательный мультивибратор представляет собой неустойчивую систему. Схема может находиться в одном из двух нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и обратно.
10. Чем определяется длительность фронтов прямоугольных импульсов на выходе мультивибратора?
Длительность фронтов прямоугольных импульсов на выходе мультивибратора определяется максимальной скоростью нарастания выходного напряжения ОУ :
. (3.10)