Исследование амплитудно–частотных характеристик дифференциатора, интегратора и активного полосового фильтра на ОУ.

 

5.1 Собрать схему дифференциатора – на лабораторном стенде переключатели SA4 и SA5 установить в положение «выключено».

Опытным путем построить АЧХ дифференциатора К(f) = . Для этого к входу дифференциатора подключить источник синусоидального напряжения – звуковой генератор Г3-53 (гнезда Г5-Г6 дифференциатора соединяются с гнездами «ВЫХОД» генератора) с помощью соединительного кабеля. К выходу дифференциатора подключить электронный вольтметр.

Установить на генераторе частоту, заданную в таблице 4 (20 Гц, 500 Гц, 1кГц, 2 кГц и т. д.). Для этого необходимо:

– переключатель «ПОДДИАПАЗОНЫ кГц» установить в одно из четырех положений, обозначенных «0–5», «5–10», «10–15», «15–20». Положение «0–5» соответствует поддиапазону 0, 02…5 кГц; положение «5–10» соответствует поддиапазону 5…10 кГц; «10–15» – 10…15 кГц; «15–20» – 15…20 кГц. Например, при заданной частоте 2 кГц переключатель поддиапазонов поставить в положение «0–5», что означает выбор поддиапазона 0…5 кГц, включающего частоту 2 кГц.

– с помощью ручки «ЧАСТОТА» установить на большой и малой шкалах частот заданную частоту. На большой шкале имеется градуировка четырех указанных поддиапазонов частот. На этой шкале в пределах выбранного поддиапазона устанавливают сотни и тысячи герц заданной частоты, на малой шкале – единицы и десятки герц (например, при частоте 2 кГц ручкой «ЧАСТОТА» на большой шкале в пределах выбранного поддиапазона 0…5 кГц устанавливается 2 кГц, на малой шкале – 0 Гц).

Установить напряжение генератора один вольт. Для этого:

– переключатель «ПРЕДЕЛЫ ШКАЛ – ОСЛАБЛЕНИЕ ДБ» поставить в положение «1 В»;

– затем резистором плавной регулировки «РЕГУЛИРОВКА ВЫХОДА» довести напряжение генератора до одного вольта, контролируя его вольт-

метром на панели генератора по шкале «1 Вольт».

Измерить напряжение на выходе дифференциатора электронным вольтметром. Результат измерения выходного напряжения U_вых записать в таблицу 18.

Аналогичные измерения напряжения на выходе дифференциатора произвести для всех указанных в таблице 4 значений частот (20Гц, 500Гц, 1кГц, 2кГц и т. д.), поддерживая неизменным напряжение на входе дифференциатора, равное одному вольту. Результаты измерений напряжения U_вых занести в таблицу 18.

По опытным данным построить АЧХ дифференциатора К(f) = .

Таблица 18

Дифференциатор (рис.67, 70в) Параметры схемы: R1 =1, 5 кОм; R2 =3, 3 кОм; С1 = 0, 1 мкФ.
Опытная амплитудно-частотная характеристика К(f) Uвх = 1 [В]
f [кГц]	0, 02	0, 5	1, 0	2, 0	4, 0	6, 0	8, 0	10, 0	15, 0	20, 0
Uвых [В]
К (f)=
Интегратор (рис.63, 70в) Параметры схемы: R1 =1, 5 кОм; R2 =3, 3 кОм; С2 = 0, 0047 мкФ.
Опытная амплитудно-частотная характеристика К(f) Uвх = 1 [В]
f [кГц]	0, 02	0, 5	1, 0	2, 0	4, 0	6, 0	8, 0	10, 0	15, 0	20, 0
Uвых [В]
К (f)=
Активный полосовой RC-фильтр (рис.68, 70в) Параметры схемы: R1 =1, 5 кОм; R2 =3, 3 кОм; С1 = 0, 1 мкФ; С2 = 0, 0047 мкФ.
Расчетные значения частот f01, fc1, fc2 , f02 (рис.15)
f01 , кГц	fc1 , кГц	fc2 , кГц	f02 , кГц
Опытная амплитудно-частотная характеристика К(f) Uвх = 1 [В]
f [кГц]	0, 02	0, 5	1, 0	2, 0	4, 0	6, 0	8, 0	10, 0	15, 0	20, 0
Uвых [В]
К (f)=

 

5.2 Собрать схему интегратора – переключатели SA4 и SA5 установить в положение «включено».

Опытным путем построить АЧХ интегратора К(f) = . Для этого к входу интегратора подключить звуковой генератор Г3-53 (гнезда Г5-Г6 интегратора соединяются с гнездами «ВЫХОД» генератора). К выходу интегратора подключить электронный вольтметр.

На выходе генератора установить напряжение один вольт.

Электронным вольтметром произвести измерение выходного напряжения U_вых интегратора для указанных в табл.18 значений частот входного напряжения (20 Гц, 500 Гц, 1кГц, 2 кГц и т. д.), поддерживая неизменным величину напряжения на входе интегратора, равную одному вольту. Результат измерений выходного напряжения U_вых записать в таблицу 18.

На графике АЧХ дифференциатора по опытным данным построить АЧХ интегратора К(f) = .

Сравнить АЧХ дифференциатора и интегратора.

 

5.3 Собрать схему активного полосового фильтра. Для этого: переключатель SA4 установить в положение «выключено», а переключатель SA5 – «включено».

Для заданных в таблице 18 параметров схемы активного полосового фильтра рассчитать значения частот: f₀₁, f_c1, f_c2, f₀₂. Формулы для расчета частот приведены в таблице 18.

Рассчитать коэффициент передачи фильтра на указанных частотах f₀₁, f_c1, f_c2, f₀₂ и построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) фильтра К(f):

 

 

Опытным путем получить АЧХ фильтра . К входу фильтра подключить источник синусоидального напряжения – звуковой генератор Г3-53 (гнезда Г5-Г6 фильтра соединяются с гнездами «ВЫХОД» генератора) с помощью соединительного кабеля. К выходу фильтра подключить электронный вольтметр.

На выходе генератора установить напряжение один вольт.

Электронным вольтметром произвести измерение напряжения на выходе полосового фильтра для указанных в табл.18 значений частот входного напряжения (20 Гц, 500 Гц, 1кГц, 2 кГц и т. д.), поддерживая неизменным величину напряжения на входе фильтра, равную одному вольту.

Результат измерений выходного напряжения U_вых записать в таблицу 18.

По экспериментальным данным построить амплитудно-частотную характеристику активного полосового фильтра К(f) = . На этом же графике по расчетным значениям частот – f₀₁, f_c1, f_c2, f₀₂ (таблица 18) построить теоретическую аппроксимированную кривую АХЧ фильтра (рис.15).

Сравнить опытную кривую с теоретической. Также сравнить между собой АЧХ активного полосового фильтра, дифференциатора и интегратора.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1 Каковы электрические параметры микросхемы К140УД8?

2 Какова маркировка выводов микросхемы К140УД8?

3 Найдите выходное напряжение сумматора на ОУ при следующих параметрах схемы: R₄=1 МОм – сопротивление в цепи обратной связи; R₁=0, 2 МОм – сопротивление на первом входе; R₂=0, 5 МОм – сопротивление на втором входе. Напряжения на входах равны U_вх1=3 В, U_{вх 2}=10 В.

4 Какова передаточная функция по напряжению К_u(w) (при этом считать схему ОУ идеальной):

а) дифференциатора на ОУ;

б) интегратора на ОУ.

5 Для интегратора на ОУ (рис.4) вычислить R₁ и R₂ , полагая С=0, 1 мкФ; минимальная частота напряжения f_min=1 кГц; максимальный коэффициент передачи

.

6 Для дифференциатора на ОУ (рис.6) вычислить R₁ и R₂, C₂ , полагая, что C₁ = 0, 1 мкФ; максимальная частота равна 20 кГц; максимальный коэффициент передачи

.

7 Найдите параметры R₁, R₂, C₂ схемы полосового фильтра (рис.6) с полосой пропускания от 500 Гц до 2 кГц и коэффициентом передачи в полосе пропускания К_max =20 при C₁=0, 1 мкФ.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. CASE-средства. Общая характеристика и классификация
2. Delphi. Основные характеристики и терминология
3. I. Общая характеристика толпы. Психологический закон ее духовного единства
4. II. Исследование дактилокарт
5. II. Сравнительное исследование
6. III.3.5. ХАРАКТЕРИСТИКА ИММУНГЛОБУЛИНОВ — АНТИТЕЛ
7. А. Общие транспортные характеристики и свойства наливных грузов.
8. Аварии на химико-технологических объектах: характеристика разрушительного воздействия, типовая модель развития аварии, поражающие факторы.
9. Административное правонарушение понятие и характеристика.
10. Алгоритм формирования техники двигательных действий легкоатлетических упражнений. Характеристика и технология обучения технике легкоатлетического вида из школьной программы (по выбору).
11. Амилоидную инфильтрацию (амилоидоз), гиалиновую инфильтрацию (гиалиноз), мукоидную дегенерацию ряд авторов относят к разновидностям белковых дистрофий.
12. Англо-саксонская система права: общая характеристика.