Исследование тригера Шмитта.

Тригер_Шмитта или пороговое устройство выпол­няется на ОУ с большой положительной обратной связью, осуществляемой с помощью делителя R2/R3;R4. Такая схема (рис.11) имеет передаточную ха­рактеристику в виде прямоугольной петли гистере­зиса(рис.12).

Переключение в состояние U-вых происходит при достижении Uвх = Uиот1 напряжения ( порога ) срабатывания Uср, а переключение в состояние U*вых при снижении Uвх = Uист1 до напряжения по­рога (отпускания) Гтп.

Если дифференциальная составляющая напряжения между входами 1)о = 0 (именно при таком значении происходит переключение компаратора), то

где 1Ьп = Циот Ширина петли гистерезиса определяется из выражения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ОПЫТА

. (2.

лицевой панели изображением триг-

1 . Установить и закрепить стенда накладную панель гера⁴ Шниттэ,.

2.Нажать одну из кнопок КЗ или К4 в функцио­нальной зоне <4> , при этой этом подключается вцепь положительной обратной связи одно из сопро­тивлений КЗ = 100 кОн или К4 = 330 кОп. Величина сопротивления К2 = 2,4 кОм не изменяется.

3.Включить стенд и, нажав соответствующуюкнопку, подать: .

-опорное напряжение от ИСТ2,его значение по вольтметру ивх

-входное напряжение от ИСТ1 .

4. Снять и записать в виде таблиц
передаточные характеристики триггерастенда накладную панель 1.1 с изображением компа­ратора разных значений и₀п и сопротивления в цепи поло­жительной обратной связи,

5. Сделать выводы о зависимости положения и ши­рины петли гистерезиса (релейной характеристики)

на оси Увх от параметров схемы.

ИССЛЕДОВАНИЕ МУЛЬТИВИБРАТОР/!

Мультивибратор в автоколебательном режине вы­полняет функции генератора прямоугольных им­пульсов. Основой симметричного мультивибратора служит триггер Шмитта на ОУ, который выполняет функцию сравнения напряжений положительной и от­рицательной обратных связей на неинвертирующем и инвертирующей входах ОУ соответственно, Времяза-дающая цепь из конденсатора С1 и резистора КЗ включена в контур отрицательной связи.

Работу мультивибратора проще всего объяснить по осциллограммам < рис. 13 ) .

Пусть до момента 1-1 напряжение между входами ОУ и₀ > О, кзк следствие этого на выходе ОУ будет:

вертирующем входе

В свою очередь Оо Формируется как разность по­
тенциалов на неинвертирующем 1К-О = В - и~оых и
инвертирующем 1Д-) = Но входах, где (!с - напряже­
ние на конденсаторе С1 СС2?.

Так как конденсатор С1 подключен черех сёзи-
тор КЗ к выходу ОУ, то по мере заряда конденсат* '
ра напряжение на нем стремится по экспоненте
постоянной времени 9 = КЗ • С1 к эначеш
11-вых ,._вко. В момент и экспотенциально нэпеня*'-'.
швеся напряжение .на инвертирующем входе ОУ 11С- |
становится равным напряжению на неинвертируюшд:
входе УС-О и их разность будет равна нулю 11₀ - С |
что вызывает переключение ОУ и напряжение на вь
ходе ОУ меняет знак ивы_х= и^т«ых шчсо, что приво
дит к изменению знака на неинвертируюшем вход
1Д + ) = И • и~вых м»ко, следовательно 13о<0 с это
го момента *д начинается перезаряд конденсатор '
от уровня -$ • У-вых пько к значени
Овых = 11'вых нп.ко,но в момент 12 напряжение на С
достигнет величины ис+3=и*вых нако станет рав
но нулю, Оо, ОУ переключится в противопложно ,
состояние и процессы повторятся. |

Если | 11-вых нвко | = | и~вых «ько |, то дли
тельность перезаряда конденсатора ,

^и = . Г • 1пС 1 + 2-К8/К7 3 '|

и длительность импульса будет равна ддительност:
паузы 1^м = 1п, поэтому мультивибратор будет сим­
метричным с частотой генерации прямоугольных им- ,
пульсов 1 1 ;

и + и т • ш 1 + 2-ю

Очевидно, что для работы мультивибратора необходимо, чтобы 1x1. Если ограничить максимальное напряжение, до которого стремится перезарядите* конденсатор С1 значением, меньшим, чем "'•" " то процесс перезарядки конденсатор мвко, то процесс перезарядки конденсатора закон­чится без на ОУ и его переключения. Схема перехо­дит в устойчивое состояние С режим ожидания ),вывести из которого можно только подачей запус­кающего импульса,, на короткое время выравнивающий потенциалы входов ОУ, что приводит к перебро­су ОУ и повторению процеса перезаряда конденсато­ра.

Такие мультивибраторы называются ждущими или одновибраторнымии. На их выходе генерируется оди-

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ОПЫТА

1.Установить и закрепить на лицевой панели стенда накладную панель < 2.2 > с изображением автоколебательного мультивибратора.

2.Нажав кнопку С1 или С2 переключателя 51 в функциональной зоне < 2 >, выбрать постояную вре­мени времязадающей цепи.

3.Включить осциллограф С желательно с откры­
тый входом, т. е. фиксирующий постоянную состав­ляющую по входу "У" и зафиксировать положение линии нулевого потенциала на экране.

4.Зарисовать осциллограммы напряжений в кон­
трольных точках схемы мультивибратора, синхрони­
зируя развертку выходным импульсом мультивибратора.

5.Переключателем 51 изменить постоянную времени цепи обратной связи и зарисовать новые осцил­лограммы с учетом амплитудных и временных соотно­шений.

6.Объяснить работу мультивибратора по осцил­лограммам.

?. Заменить накладную панель на панель 2.1 с изображением ждущего мультивибратора.

8. при нажатой кнопке "1" переключателя 52 че­рез дифференцирующую цепочку К1, СЗ, У01 на неинвертирующий вход ОЫ подаются прямоугольные им­пульсы от внутреннего Формирователя временных ин­тервалов. Эти импульсы "запускают" одновибратор.

Э. Зарисовать осциллограммы в контрольных точ­ках схемы для двух значений конденсаторов во вре­мя за дающей цепи. 10. Объяснить:

-почему не изменяется период следования им­пульсов на выходе:

-от чего зависит длительность импульсов;

-изменения в осциллограмме при изменении
значения + Е, подключенного через резисторН2 на инвертирующий вход ОУ:

- и-иь делителя на М, ЙЬ.

3.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАТОРА

;ли в схене инвертирующего усилителя на ОУ (сопротивление в цепи обратной связи К₀₀ заменить емкость С, то передаточную функцию такого усилителя при условии, что 1вх оу - 0 можно определить, решая равенство

сЩвых и*х
э = 1н или -С —

О

где ивы*, о,. - выходное напряжение при I = О С

"начальное условие" Э.

КС = Т - постоянная интегрирования, при 7=1 ( К1 = 1ИОм, С = 1икФ Э интегрирование осущес­твляется в реальном масштабе времени. Масштаб интегрирования необходимо выбирать с учетом па­раметров входных сигналов, чтобы к концу опера­ции интегрирования Чвых не превысило значений и~вых нвко напряжения насыщения ОУ.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ИНТЕГРАТОРА

1. Установить и закрепить на лицевой панели

]тора. С рис. 14 ).

2. Нажать кнопку необходимого времени интегри­рования переключателя 5, находящегося в функцио­нальной зоне < 5 > "ИНТЕГРАТОР" " 20 " или " 40 "секунд. Этим подключается Формирователь времен­ных интервалов, который через каждые 20 или 40
(секунд индикации секундомера включает на короткое время реле, которое своими контактами разря-

г"

"начальное условие'," Увых = О. На инвертирующий

тсянное полок

го по Врем!'л1м и опреде-Г'— v - ••=' • > • .11,

3. Нажать одну из кно -г-п- ^2, рас­
положено г о т^л же лля ус•-.-••-•••••• -• - -;пой пос­
тоянной интегрирования ".' '"- - ''нлы С в

цели обратной связи.

^. Регистрируя олновгг:-" -• пг¹ "• • • секундо­
мера, и вольтметра Иных, ""-тгопт] •'=?-'' "'теристику
интегрирования.

5.......... На г и ^ злах, распо^⁰"" "¹ ••!..•• зональной

зоне < 5 >. чяйлюлать от---- ---—.-- "••-•-лжений на

входе и вь;холр интеграт---.

6.Установить и закре¹ • "^ ,-••• "с^1? чанели на­
кладную п«)1«,!!1, < 5.1 > с •-,--"^;-^--.- • "1^ ^:у»кционз-
льного гсг!'!гчтора не ос¹¹-— "ИТОГ' •--:•; • (рис.15).

7.Нажать кнопку с »,-,--•-•.-.. -._(]тт- (," -о о 6 разно го
напряжения тг^ек.чючате,-- 5' , .г, '^.--'-ениого в
ФУНКционэ.'Ы'гн:! зоне < 5 >. ?. это;^{1 г}.:я:-'ч*е коиута-
ция ключа, г^зпяжяющего •"-'!лт:сат;'- в -"зпи обрат­
ной связи. осуществляв"' " ': п"-" ;,» -^анзитного
ключа, управляемого имп;-"-':.--¹-- г? (;••.•• та вренен-

ных интгттп.^пв. опрвг- - п" ^.с-чллограннан

частоту поступления эт"у '{1-г.у.г¹ •:•• г.

8. Нажать кнопку с ^•.-"•^г^^^г:'.: ч г су голь но го
импульса ппгпключателя 3, пги это:- на ^ход интег-

полярност^. Наблюдать осц'.м1.1!ограм:-.;г нзцряжений В контрольных точках схемч.

9. Ответить на вопросы;

-В какой режиме работает кл.-:¹', разряжающий
конденсатор в цепч тбгатно '• связи, при ге-
«ерированиии треуг^л^гых ч-'-ульслв 7

-Некой будет формэ "эп^лжся-г-' нг> выходе ге-
негвтора при полач" ле. вхс,

дальнего напряжение ?

Рис 15 Генератор пилообразных и треугольных импульсов