Входное и выходное сопротивление. Определите выходное напряжение

Входное и выходное сопротивление - Практическая электроника

Ладно, начнем издалека… Как вы знаете, все электронные устройства состоят из блоков. Их еще часто называют каскады, модули, узлы и тд. В нашей статье будем использовать понятие «блок». Например, источник питания, собранный по этой схеме:

состоит из двух блоков. Я их пометил в красном и зеленом прямоугольниках.

В красном блоке мы получаем постоянное напряжение, а в зеленом блоке мы его стабилизируем. То есть блочная схема будет такой:

Блочная схема — это условное деление. В этом примере мы могли бы даже взять трансформатор, как отдельный блок, который понижает переменное напряжение одного номинала к другому. Как нам удобнее, так и делим на блоки нашу электронную безделушку. Метод «от простого к сложному» полностью работает в нашем мире. На низшем уровне находятся радиоэлементы, на высшем — готовое устройство, например, телевизор.

Ладно, что-то отвлеклись. Как вы поняли, любое устройство состоит из блоков, которые выполняют определенную функцию.

— Ага! Так что же получается? Я могу просто тупо взять готовые блоки и изобрести любое электронное устройство, которое мне придет в голову?

Да! Именно на это нацелена сейчас современная электроника 😉 Микроконтроллеры  и конструкторы, типа Arduino, добавляют еще больше гибкости в творческие начинания молодых изобретателей.

На словах все выходит прекрасно, но всегда есть подводные камни, которые следует изучить, чтобы начать проектировать электронные устройства. Некоторые из этих камушков называются входным и выходным сопротивлением.

Думаю, все помнят, что такое сопротивление и что такое резистор. Резистор хоть и обладает сопротивлением, но это активное сопротивление. Катушка индуктивности и конденсатор будут уже обладать, так называемым, реактивным сопротивлением. Но что такое входное и выходное сопротивление? Это уже что-то новенькое. Если прислушаться к этим фразам, то входное сопротивление — это сопротивление какого-то входа, а выходное — сопротивление какого-либо выхода. Ну да, все почти так и есть. И где же нам найти в схеме эти входные и выходные сопротивления?  А вот «прячутся» они в самих блоках радиоэлектронных устройств.

Входное сопротивление

Итак, имеем какой-либо блок. Как принято во всем мире, слева — это вход блока, справа — выход.

Как и полагается, этот блок используется в каком-нибудь радиоэлектронном устройстве и выполняет какую-либо функцию. Значит, на его вход будет подаваться какое-то входное напряжение Uвх от другого блока или от источника питания, а на его выходе появится напряжение Uвых (или не появится, если блок является конечным).

Но раз уж мы подаем напряжение на вход (входное напряжение Uвх), следовательно, у нас этот блок будет кушать какую-то силу тока Iвх.

Теперь самое интересное… От чего зависит Iвх ? Вообще, от чего зависит сила тока в цепи? Вспоминаем закон Ома для участка цепи :

Значит, сила тока у нас зависит от напряжения и от сопротивления. Предположим, что напряжение у нас не меняется, следовательно, сила тока в цепи будет зависеть от… СОПРОТИВЛЕНИЯ. Но где нам его найти?  А прячется оно в самом каскаде и называется входным сопротивлением.

То есть, разобрав такой блок, внутри него мы можем найти этот резистор? Конечно же нет). Он является своего рода сопротивлением радиоэлементов, соединенных по схеме этого блока. Скажем так, совокупное сопротивление.

Как же измерить входное сопротивление?

Как мы знаем, на каждый блок подается какой-либо сигнал от предыдущего блока или это может быть даже питание от сети или батареи. Что нам остается сделать?

1)Замерить напряжение Uвх, подаваемое на этот блок

2)Замерить силу тока Iвх, которую потребляет наш блок

3) По закону Ома найти входное сопротивление Rвх.

Если у вас входное сопротивление получается очень большое, чтобы замерить его как можно точнее, используют вот такую схему.

Мы  с вами знаем, что если входное сопротивление у нас большое, то входная сила тока в цепи у нас будет очень маленькая (из закона Ома).

Падение напряжения на резисторе R обозначим, как UR

Из всего этого получаем…

Когда мы проводим эти измерения, имейте ввиду, что напряжение на выходе генератора не должно меняться!

Итак, давайте посчитаем, какой же резистор нам необходимо подобрать, чтобы как можно точнее замерять это входное сопротивление. Допустим, что у нас входное сопротивление Rвх=1 МегаОм, а резистор взяли  R=1 КилоОм. Пусть генератор выдает постоянное напряжение U=10 Вольт. В результате, у нас получается цепь с двумя сопротивлениями. Правило делителя напряжения гласит: сумма падений напряжений на всех сопротивлениях в цепи равняется ЭДС генератора.

В результате получается цепь:

 Высчитываем силу тока в цепи в Амперах

Получается, что падение напряжения на сопротивлении R в Вольтах будет:

Грубо говоря 0,01 Вольт. Вряд ли вы сможете точно замерить такое маленькое напряжение на своем китайском мультиметре.

Какой отсюда вывод? Для более точного измерения высокого входного сопротивления надо брать добавочное сопротивление также  очень большого номинала.  В этом случае работает правило шунта: на бОльшем сопротивлении падает бОльшее напряжение, и наоборот, на меньшем сопротивлении падает меньшее напряжение.

Ну все, запарка прошла ;-). Давайте теперь на практике попробуем замерить входное сопротивление какого-либо устройства. Мой взгляд сразу упал на Транзистор-метр. Итак, выставляем на блоке питания рабочее напряжение этого транзистор-метра, то есть 9 Вольт, и во включенном состоянии замеряем потребляемую силу тока. Как замерить силу тока в цепи, читаем в этой статье. По схеме все это будет выглядеть вот так:

А на деле вот так:

Итак, у нас получилось 22,5 миллиАмпер.

Теперь, зная значение потребляемого тока, можно найти по этой формуле входное сопротивление:

Получаем:

Выходное сопротивление

Яркий пример выходного сопротивления — это закон Ома для полной цепи, в котором есть так называемое «внутреннее сопротивление». Кому лень читать про этот закон, вкратце рассмотрим его здесь.

Что мы имели? У нас был автомобильный акум, с помощью которого мы поджигали галогеновую лампочку. Перед тем, как цеплять лампочку, мы замеряли напряжение на клеммах акума:

И как только  подсоединяли лампочку, у нас напряжение на акуме становилось меньше.

Разница напряжения,  то есть 0,3 Вольта (12,09-11,79) у нас падало на так называемом внутреннем сопротивлении r 😉 Оно же и есть ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. Его также называют еще сопротивлением источника или эквивалентным сопротивлением.

У всех аккумуляторов есть это внутреннее сопротивление r, и «цепляется» оно последовательно с источником ЭДС (Е).

Но только ли аккумуляторы и различные батарейки обладают выходным сопротивлением? Не только. Выходным сопротивлением обладают все источники питания. Это может быть блок питания, генератор частоты, либо вообще какой-нибудь усилитель.

В теореме Тевенина (короче, умный мужик такой был)  говорилось, что любую цепь, которая имеет две клеммы и содержит в себе туеву кучу различных источников ЭДС и резисторов разного номинала можно привести тупо к источнику ЭДС с каким-то значением напряжения (Eэквивалентное) и с каким-то внутренним сопротивлением (Rэквивалентное).

Eэкв  — эквивалентный источник ЭДС

Rэкв  — эквивалентное сопротивление

То есть получается, если какой-либо источник напряжения питает нагрузку, значит, в источнике напряжения есть ЭДС и эквивалентное сопротивление, оно же выходное сопротивление.

В режиме холостого хода (то есть, когда к выходным клеммам не подцеплена нагрузка) с помощью мультиметра мы можем замерить ЭДС (E). С замером ЭДС вроде бы понятно, но вот как замерить Rвых ?

В принципе, можно устроить короткое замыкание. То есть замкнуть выходные клеммы толстым медным проводом, по которому у нас будет течь ток короткого замыкания Iкз.

В результате у нас получается замкнутая цепь с одним резистором. Из закона Ома получаем, что

Но есть небольшая загвоздка. Теоретически  — формула верна. Но на практике я бы не рекомендовал использовать этот способ. В этом случае сила тока достигает бешенного значения, да вообще, вся схема ведет себя неадекватно.

Есть другой, более безопасный способ. Не буду повторяться, просто скопирую со статьи закон Ома для полной цепи, где мы находили внутреннее сопротивление аккумулятора. В той статье, мы к акуму цепляли галогеновую лампочку, которая была нагрузкой R. В результате по цепи шел электрический ток. На лампочке и на внутреннем сопротивлении у нас падало напряжение, сумма которых равнялась ЭДС.

Итак, для начала замеряем напряжение на акуме без лампочки.

Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе Ur тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае E=12,09 Вольт.

Как только мы цепанули нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем резисторе и на нагрузке, в данном случае на лампочке:

Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение UR=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем резисторе падение напряжения составило Ur=E-UR=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r:

Глубокомысленные выводы

Входное и выходное сопротивление каскадов (блоков) в электронике играют очень важную роль. В этом мы убедимся, когда начнем рассматривать статью по согласованию узлов радиоэлектронных схем. Все качественные вольтметры и осциллографы также стараются делать с очень высоким входным сопротивлением, чтобы оно меньше сказывалось на замеряемый сигнал и не гасило его амплитуду.

С выходным сопротивлением все намного интереснее. Когда мы подключаем низкоомную нагрузку, то чем больше внутреннее сопротивление, тем больше напряжение падает на внутреннем сопротивлении. То есть в нагрузку будет отдаваться меньшее напряжение, так как разница осядет на внутреннем резисторе. Поэтому, качественные источники питания, типа блока питания либо генератора частоты, пытаются делать как можно с меньшим выходным сопротивлением, чтобы напряжение на выходе «не проседало» при подключении низкоомной нагрузки. Даже если сильно просядет, то мы можем вручную подкорректировать с помощью регулировки выходного напряжения, которые есть в каждом нормальном источнике питания. В некоторых источниках это делается уже автоматически.

www.ruselectronic.com

Делитель напряжения - Основы электроники

Делитель напряжения это цепь или схема соединения резисторов, применяемая для получения разных напряжений от одного источника питания.

Рассмотрим цепь из двух последовательно соединенных резисторов с разными сопротивлениями (рис. 1).

Рисунок 1. Последовательная цепь есть простейший делитель напряжения.

Согласно закону Ома если приложить к такой цепи напряжение, то падение напряжения на этих резисторах будет тоже разным.

UR1=I*R1;

UR2=I*R2.

Схема, изображенная на рисунке 1, и есть простейший делитель напряжения на резисторах. Обычно делитель напряжения изображают, как это показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Классическая схема делителя напряжения.

Для примера разберем простейший делитель напряжения, изображенный на рисунке 2. В нем R1 = 2 кОм, R2 = 1 кОм и на­пряжение источника питания, оно же и есть входное напряжения делителя Uвх = 30 вольт. Напряжение в точке А равно полному напряжению источника, т. е. 30 вольт. Напряжение Uвых, то есть в точке В равно напряжению на R2.Определим напряжение Uвых.

Общий ток в цепи равен:

(1)

Для нашего примера I=30 В/ (1 кОм + 2 кОм) = 0,01 А = 10 мА.

Напряжение на R2 будет равно:

(2)

Для нашего примера UR2 = 0,01 А*1000 Ом = 10 В.

Выходное напряжение можно вычислить вторым способом, подставив в выражение (2) значение тока (1), тогда получим:

(3)

UR2 = 30 В*1 кОм/(1 кОм + 2 кОм) = 10 В.

Второй способ применим для любого делителя напряжения, состоящего из двух и более резисторов, включенных последовательно. Напряжение в любой точке схемы можно вычислить с помощью калькулятора за один прием, минуя вычисление тока.

Делитель напряжения из двух последовательно включенных резисторов с равными сопротивлениями

Если делитель напряжения состоит из двух одинаковых резисторов, то приложенное напряжение делится на них пополам.

Uвых = Uвх/2

Делитель напряжения из трех последовательно включенных резисторов с равными сопротивлениями

На рисунке 3 изображен делитель напряжения, состоящий из трех одинаковых резисторов сопротивлением в 1 кОм каждый. Вычислим напряжение в точках А и В относительно точки Е.

Рисунок 3. Делитель напряжения из трех резисторов.

Общее сопротивление R= R1+R2+R3 = 1 кОм + 1 кОм + 1 кОм = 3 кОм

Напряжение в точке А относительно точки Е будет равно:

Тгда Ua-e =30 В/(1 кОм + 1 кОм + 1 кОм)*1 кОм = 10 В.

Напряжение в точке В относительно точки Е будет равно:

Тгда Ub-e =30 В/(1 кОм + 1 кОм + 1 кОм)*(1 кОм + 1 кОм) = 20 В.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

www.sxemotehnika.ru

4.2 Примеры задач с решениями

4.2.1 Исходные данные: Схема импульсного стабилизатора напряжения приведена на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 – Функциональная схема импульсного стабилизатора

Определите коэффициент стабилизации по напряжению.

Решение: Коэффициент стабилизации компенсационного стабилизатора напряжения импульсного действия определяется из выражения:

4.2.2 Исходные данные: Схема импульсного регулятора приведена на рисунке 4.5. На этой схеме обозначено: Е1 = 8 В; Е2 = 24 В; tи / T = 0,8; T = 1мC.

Рисунок 4.5 – Функциональная схема импульсного регулятора

Определите среднее значение напряжения на нагрузке U0 .

Решение: при подаче управляющего импульса на транзисторный ключ VT2, происходит запирание ключа VT1 и напряжение источника E2 через открытый диод VD передается в нагрузку. На интервале паузы (T–tи ) при открывании ключа VT1 напряжение двух источников (Е1 + E2 ) прикладывается к нагрузке. Построим диаграмму напряжения в нагрузке (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – Диаграмма напряжения на нагрузке

Среднее значение напряжения на выходе импульсного регулятора равно

4.2.3 Исходные данные: Для получения стабилизированного напряжения Uн = 5 В на нагрузке Rн=1кОм параллельно ей подключен стабилитрон, вольтамперная характеристика которого приведена на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 – Простейший параметрический стабилизатор и ВАХ стабилитрона

Определите величину балластного резистора Rб и рассеиваемую на нём мощность, если напряжение источника питания U =12В.

Решение: Из характеристики стабилитрона следует, что на линейном участке ток может изменяться в диапазоне IСТ = 5…40 мА. В середине рабочей области ток стабилитрона IСТ = 22,5 мА, что соответствует выходному напряжению UН = 5 В.

Ток нагрузки

Падение напряжения на балластном резисторе:

Тогда его величина

Мощность, выделяемая на балластном резисторе:

4.2.4 Исходные данные: Параметры компенсационного стабилизатора напряжения по схеме рисунка 4.8 следующие: U1 = 48±1 В; UН = 14 В; IН=0,25…1,0 А; R1= 20 Ом; Uст = 4,5 В.

Рисунок 4.8 – Схема компенсационного стабилизатора

Определите параметры регулирующего элемента для выбора типового транзистора. Решение: Транзистор (регулирующий элемент) находится под постоянным напряжением, равным . Ток стока должен быть не менее:

.

Из таблицы 4.1 выбираем полевой транзистор 2П804.

Таблица 4.1 – Параметры полевых транзисторов

Тип прибора	Тип проводимости	Uси , В	Iс макс, А	Рмакс, Вт
2П701Б	n	400	5…17	17,5
КП705Б	n	800	5,4	40
КП709А	n	600	4	35
КП709Б	n	600	4
2П802А	СИТ	500	2,5	8
2П803А	n	1000	2,6	60
2П803Б	n	800	3
2П804	n	60	4	2

4.2.5 Исходные данные: Параметры схемы, выполненной на базе интегрального стабилизатора (рисунок 4.9) следующие: U1 = 30±1 В; UН = 13 В; IН=0,1 А; Uопор = 2,5 В.

Рисунок 4.9 – Схема стабилизатора

Определите параметры внешнего (навесного) транзистора к интегральному стабилизатору К142ЕН19 для получения тока нагрузки I Н = 2А.

Решение: Для обеспечения тока нагрузки IН = 2А необходимо подключить транзистор во внешнюю цепь интегрального стабилизатора напряжения, как показано на рисунке 4.10. Каскадный транзистор находится под постоянным напряжением, равным . Максимальный ток коллектора равен току нагрузки. Находим сопротивление балластного резистораR1:

.

Рисунок 4.10 – Схема подключения каскадного транзистора для увеличения тока нагрузки интегрального стабилизатора

4.2.6 Исходные данные: Параметры компенсационного стабилизатора по схеме рисунка 4.11 следующие: U1 = 10 В; U2 = 20 В; UД = 5,6 В; UЭТ = 6 В; R1=R2=R3=1 кОм.

Определите выходное напряжение в схеме стабилизатора, если UЭБ=0,6В.

Рисунок 4.11 – Схема компенсационного стабилизатора

Решение: Выходное напряжение стабилизатора равно:

.

4.2.7 Исходные данные: Параметры схемы параметрического стабилизатора , приведенной на рисунке 4.12 следующие: UВХ = 36 В; U0 = 9 В; R1 = 510 Ом; R2 = 300 Ом; RН = 360 Ом; rd1 = rd2 = 10 Ом; rd3 = 20 Ом.

Определите выходное сопротивление стабилизатора (по модулю).

Рисунок 4.12 – Схема двухкаскадного параметрического стабилизатора

Решение: Поскольку R2 >> r d3 , то выходное сопротивление стабилизатора .

4.2.8 Исходные данные: Схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 4.13.

Рисунок 4.13 – Схема параметрического стабилизатора

Определите коэффициент стабилизации по напряжению и КПД схемы.

Решение: Коэффициент стабилизации определяется выражением:

, где . Следовательно

КПД находим так: ,

где , .

Тогда: .

studfiles.net

Напряжение смещения можно вычислить, зная выходное напряжениепри отсутствии напряжения на входе и коэффициент усиления:

Входное сопротивление . Различают две составляющие входного сопротивления: дифференциальное входное сопротивление и входное сопротивление по синфазному сигналу (сопротивление утечки между каждым входом и «землей»). Входное дифференциальное сопротивление для биполярных ОУ находится в пределах 10 кОм…10Мом. Входное сопротивление по синфазному сигналу определяется как отношение приращения входного синфазного напряжения к вызванному приращению среднего входного тока:

Дифференциальное входное сопротивление наблюдается между входами ОУ и может быть определено по формуле:

где – изменение напряжения между входами ОУ,– изменение выходного тока.

Выходное сопротивление в интегральных ОУ составляет 20…2000Ом. Выходное сопротивление уменьшает амплитуду выходного сигнала, особенно при работе усилителя, на сравнимое с ним сопротивление нагрузки. Схема для измерения дифференциального входного сопротивления ОУ и выходного сопротивления на рис.7.5.

Рис.7.5

Скорость нарастания выходного напряжения равна отношению изменения выходного напряжения ОУ ко времени его нарастания при подаче на вход скачка напряжения. Время нарастания определяется интервалом времени, в течение которого выходное напряжение ОУ изменяется от 10% до 90% от своих установившихся значений.

Схема для измерения скорости нарастания выходного сопротивления ОУ и выходного сопротивления на рис.7.6. Измерения проводятся при подаче импульса в виде ступени на вход ОУ, охваченного отрицательной обратной связью (ООС) с общим коэффициентом усиления от 1 до 10.

Рис. 7.6

Коэффициента усиления схемы неинвертирующего усилителя на ОУ (рис.7.7) вычисляется по формуле:

Рис 7.7

Коэффициента усиления схемы инвертирующего усилителя на ОУ (рис.7.8) вычисляется по формуле:

Знак минус обозначает, что выходное напряжение инвертирующего усилителя находится в противофазе с выходным напряжением.

Рис 7.8

Постоянная составляющаявыходного напряжения определяется произведением напряжения смещения на коэффициент усиления схемы.

Порядок проведения работы

1. Измерение входных токов

1. Откройте файл lab 7/7_1 со схемой, изображенной на рис.7.2.

2. Включите схему.

3. Измерьте входные токи ОУ

4. По результатам измерений вычислите средний ток и разность входных токов.

5. Результаты запишите

2. Измерение напряжения смещения. (рис.7.3)

1. Откройте файл lab 7/7_2

2. Включите схему.

3. Запишите показания вольтметра.

4. Вычислите коэффициент усиления.

5. Вычислите напряжение смещения, используя коэффициент усиления.

3. Измерение входного и выходного сопротивлений (рис.7.5)

1. Откройте файл lab 7/7_3

2. Включите схему.

3. Измерьте входной ток и входное напряжение, запишите.

4. Переключите ключ клавишей R.

5. Повторите измерения.

6. Рассчитайте изменения входного напряжения и тока. Вычислите дифференциальное входное сопротивление ОУ.

7. Уменьшайте выходное сопротивление нагрузочного резистора RL до тех пор, пока выходное значение напряжения не будет примерно равно половине значения полученного в предыдущем пункте.

8. Запишите значение сопротивления RL, которое, в этом случае, примерно равно выходному сопротивлению.

4. Измерение времени нарастания выходного напряжения ОУ (рис.7.6)

1. Откройте файл lab 7/7_4

2. На функциональном генераторе установите значения: прямоугольный сигнал, частота 5kHz, скважность 50, амплитуда 10V, постоянная составляющая сигнала 0.

3. Включите схему.

4. Зарисуйте осциллограмму и по ней определите величину выходного напряжения, время его установления и вычислите скорость нарастания выходного напряжения в В/мк.

На данной схеме входной сигнал – зеленый, выходной – красный, следовательно на осциллограмме также входной – зеленый, выходной – красный. На ярлычке осциллографа на схеме, зеленый сигнал обозначен буквой А, красный буквой В, переходим к расширенной модели осциллографа. На ней видим три окошка, в первом окошке показываются показания при перемещении красного флажка, во втором – синего, в третьем – разность показаний. То есть в данный момент в первом окошке видим минимальное значение входного и выходного сигнала -20В и -19В, во втором окошке максимальные значения – 20 и 19В, в третьем в верхней строке разность времени начала и конца переключения сигнала с минимума на максимум. Следовательно скорость переключения в данном случае будет равняться

V=19В/94.58мксек=0.2 В/мксек

5. Работа неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения. Параметры функционального генератора оставить из пункта 4.

1. Откройте файл lab 7/7_5

2. Рассчитайте коэффициент усиления

3. Включите схему

4. Измерьте и запишите амплитуды входного и выходного напряжений, разность фаз и постоянную составляющую выходного напряжения

5. По результатам измерений вычислите коэффициент усиления

6. Используя напряжение смещения из второго пункта, вычислите теоретическое значение коэффициента усиления, постоянную составляющую выходного напряжения

6. Исследование влияния параметров схемы на режим её работы

studfiles.net

Ход работы:

Эксперимент 1. Измерение входных токов.

Собрать схему

Включите схему. Измерьте входные токи ОУ. По результатам измерений вычислите средний входной ток IВХ и разность IВХ входных токов ОУ. Результаты занесите в отчет.

Эксперимент 2. Измерение напряжения смещения.

Собрать схему

Включите схему. Запишите показания вольтметра. По результатам измерения, вычислите напряжение смещения UСМ, используя коэффициент усиления схемы на ОУ. Результаты вычислений также занесите в отчет.

Эксперимент 3. Измерение входного и выходного сопротивлений.

Собрать схему

а) Включите схему. Измерьте входной ток IВХ и выходное напряжение UBbIX, запишите показания в отчет. Переключите ключ клавишей [Space]. Измерьте входной ток после переключения ключа. Рассчитайте изменения входного напряжения и тока. По полученным результатам вычислите дифференциальное входное сопротивление ОУ. Результаты занесите в отчет.

б). Уменьшайте сопротивление нагрузочного резистора RL до тех пор, пока выходное напряжение UBbIX не будет примерно равно половине значения полученного в п. а). Запишите значение сопротивления RL, которое в этом случае приблизительно равно выходному сопротивлению UBbIX ОУ, в отчет.

Эксперимент 4. Измерение времени нарастания выходного напряжения ОУ.

Собрать схему

Включите схему. Зарисуйте осциллограмму выходного напряжения в отчет. По осциллограмме определите величину выходного напряжения, время его установления и вычислите скорость нарастания выходного напряжения в /мкс. Запишите результат в отчет.

Эксперимент 5. Работа усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.

Собрать схему

Рассчитайте коэффициент усиления напряжения КУ усилителя по значениям параметров компонентов схемы. Включите схему. Измерьте амплитуду входного UBX и выходного UВЫХ синусоидального напряжения, постоянную составляющую выходного напряжения U0ВЫХ и разность фаз между входным и выходным напряжением. По результатам измерений вычислите коэффициент усиления по напряжению КУ усилителя. Результаты занесите в отчет.

Используя значение входного напряжения смещения UСМ полученное в эксперименте 1 и найденное значение коэффициента усиления, вычислите постоянную составляющую выходного напряжения U0ВЫХ. Результаты вычислений также занесите в отчет.

Эксперимент 6. Исследование влияния параметров схемы на режим её работы.

Установите значение сопротивления R1 равным 10 кОм, амплитуду синусоидального напряжения генератора - 100 мВ. Включите схему. Для новых параметров мы повторите все измерения и вычисления эксперимента 5. Результаты занесите в отчет.

Эксперимент 7. Переходный процесс в схеме интегратора.

Соберите схему, изображенную. Включите схему. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения схемы при подаче на вход напряжения в виде последовательности прямоугольных импульсов в отчет. Измерьте амплитуду входного напряжения и определите по осциллограмме скорость изменения выходного напряжения. Для установившегося процесса измерьте амплитуду выходного напряжения. Результаты запишите в отчет.

Эксперимент 8. Влияние амплитуды входного напряжения на переходный процесс в схеме интегратора.

В схеме интегратора установите амплитуду генератора равной 2 В. Включите схему. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения в отчете. Измерьте амплитуду входного напряжения и определите по осциллограмме скорость изменения выходного напряжения. Сравните осциллограммы выходного напряжения, полученного в этом предыдущем экспериментах. Для установившегося процесса измерьте амплитуду выходного напряжения. Результаты занесите в отчет.

Эксперимент 9. Влияние параметров схемы на переходный процесс в схеме интегратора.

а). В схеме установите сопротивление R1 равным 5 кОм, амплитуду генератора 5В. Включите схему. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения в отчет. Запишите амплитуду входного напряжения и определите по осциллограмме скорость изменения выходного напряжения в начале процесса, сравните осциллограмму выходного напряжения, полученную в данном эксперименте с осциллограммой, полученной в эксперименте 1.

б). В схеме установите емкость конденсатора равной 0.02 мкФ. Включите схему. 3apисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения в отчет. Запишите амплитуду входного напряжения и определите по осциллограмме скорость изменения выходного напряжения в начале процесса. Сравните осциллограмму выходного напряжения, полученную в данном эксперименте, с осциллограммой, полученной в эксперименте 1.

Эксперимент 10. Переходный процесс в схеме дифференциатора на ОУ.

а). Соберите схему. Включите схему. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения в отчет. По полученным осциллограммам определите скорость изменения входного напряжения и амплитуду выходного напряжения, результат запишите в отчет.

б). По заданным параметрам схемы и найденному значению скорости изменения входного напряжения рассчитайте амплитуду выходного напряжения. Результат запишите в отчет.

Эксперимент 11. Влияние частоты входного напряжения на выходное напряжение дифференциатора.

а). В схеме установите частоту генератора равной 2 кГц. Включите схему. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения в отчет. По полученным осциллограммам определите скорость изменения входного напряжения и амплитуду выходного напряжения. Результаты запишите в отчет.Сравните осциллограмму выходного напряжения, полученную в данном эксперименте, с осциллограммой, полученной в эксперименте 4.

б). По заданным параметрам схемы и найденному значению скорости изменения входного напряжения рассчитайте амплитуду выходного напряжения. Результат запишите в отчет.

Эксперимент 12. Влияние сопротивления в цепи обратной связи на выходное напряжение дифференциатора.

а). В схеме восстановите начальную частоту генератора, а величину сопротивления в цепи обратной связи установите равной 10 кОм. Включите схему. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения в отчет. По полученным осциллограммам определите скорость изменения входного напряжение амплитуду выходного напряжения. Результат запишите в отчет. Сравните осциллограмму выходного напряжения, полученную в данном эксперименте, с осциллограммой, полученной в эксперименте 4.

б). По заданным параметрам схемы и найденному значению скорости изменения входного напряжения рассчитайте амплитуду выходного напряжения. Результат запишите в отчет.

Эксперимент 13. Влияние емкости конденсатора на выходное напряжение дифференциатора.

а). В схеме восстановите первоначальные значения параметров схемы, а величину емкости конденсатора установите равной 0.5 мкФ. Включите схему. После установления процесса зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжения в отчет. По полученным осциллограммам определите скорость изменения входного напряжения и амплитуду выходного напряжения. Результат запив те в отчет. Сравните осциллограмму выходного напряжения, полученную в данном эксперименте, с осциллограммой, полученной в предыдущем эксперименте.

б). По заданным параметрам схемы и найденному значению скорости изменения входи напряжения рассчитайте амплитуду выходного напряжения. Результат запишите в отчет.

Эксперимент 14 Исследовать работу сумматора на операционном усилителе

Собрать схему сумматора

Изменяя входные напряжения проверьте правильность работы схемы. Результаты в виде таблицы занесите в отчёт.

Эксперимент 15 Исследовать работу аналогового компаратора на операционном усилителе

Собрать схему компаратора

Включите схему. Получите осциллограмму вход-выход и определите пороговое напряжение.

Эксперимент 15 Исследовать работу активных фильтров на операционном усилителе

Собрать схему ФНЧ

Получить амплитудно-частотную характеристику и фазово-частотную характеристику ФНЧ и объяснить их поведение

Собрать схему ФВЧ

Получить амплитудно-частотную характеристику и фазово-частотную характеристику ФВЧ и объяснить их поведение

Собрать схему полосового фильтра

Получить амплитудно-частотную характеристику и фазово-частотную характеристику полосового фильтра и объяснить их поведение.

studfiles.net

МХ: Задачи.

1. Идеальный диод включен в схему, изображенную на рисунке. Определить выходное напряжение.2. Определить выходное напряжение в схеме, изображенной на рисунке, если при комнатной температуре используется кремниевый диод, имеющий обратный ток насыщения I0 = 10мкА.3. Германиевый сплавной p-n переход имеет обратный ток насыщения I0 = 1мкА, а кремниевый, с такими же размерами, I0 = 10-8А. Вычислить прямые напряжения на переходах при T = 2930K, если через каждый диод протекает ток 100мА.4. Германиевый диод, имеющий обратный ток насыщения I0 = 25мкА, работает при прямом напряжении, равном 0,1В и Т = 3000К. Определить сопротивление диода постоянному току – R0 и дифференциальное сопротивление rдиф..5. Обратный ток насыщения диода с барьером Шоттки равен 2мкА. Диод соединен последовательно с резистором и источником постоянного напряжения смещения Е = 0,2В, так, что на диод подается прямое напряжение. Определить сопротивление резистора, если падение напряжения на нем равно 0,1В. Диод работает при Т = 3000К.7. Для стабилизации напряжения на нагрузке используется полупроводниковый стабилитрон, напряжение стабилизации которого Uст. = 10В. Определить допустимые пределы изменения питающего напряжения, если максимальный ток стабилитрона Iст. max = 30мА, минимальный ток стабилитрона Iст. min = 1мА, сопротивление нагрузки Rн = 1кОм и сопротивление ограничительного резистора Rогр = 0,5кОм.8. По вольт-амперной характеристике полуповодникового диода определить статические сопротивления при включении диода в прямом и обратном направлениях, если к диоду приложены соответственно прямое и обратное напряжения: Uпр = 0,6 В и Uобр =100 В.9. Определить сопротивление ограничительного резистора Rогр стабилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне Д813, если Rн = 3,7 кОМ, параметры стабилитронов Uст = 13 В, Iст. max = 20 мА, Iст. min = 1 мА, а напряжение источника изменяется от Umin = 17 В до Umax = 23 В.10. Найти h-параметры транзистора ГТ322А по его характеристикам, соответствующим схеме с общим эмиттером для Uк = 5 В и Iб = 150 мкА.11. В биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, ток базы Iб = 20 мкА, ток коллектора Iк = 1 мА. Определить коэффициенты передачи тока α и β, если током Iк0 можно пренебречь.12. Биполярный транзистор, имеющий коэффициенты передачи тока базы β = 100, включен по схеме с общим эмиттером. Определить ток базы, ток эмиттера. Коэффициент передачи тока эмиттера α, если ток коллектора Iк = 1 мА, а током Iк0 можно пренебречь.13. Усилитель с коэффициентом усиления K = 100 охвачен отрицательной обратной связью. Определить коэффициент усиления усилителя с обратной связью Kос, если коэффициент передачи цепи обратной связи β = 0,01.

14. Определить Uвых неинвертирующего усилителя на основе ОУ с обратной связью, если R1=2 кОм,  R2=4 кОм  и  Uвх=2 В

15. Параллельный сумматор для реализации операций Uвых = 10U1+U2–2U3–5U4 выполнен на ОУ К14ОУД8А, который имеет следующие основные параметры: напряжения источников питания Eп = 15 В, максимальное выходное напряжение Uвых.max. = 10 В, коэффициент усиления K = 50000. Сопротивление обратной связи равно 40 кОм. Определить сопротивления резисторов во входных цепях схемы.16. Работа механизма контролируется по N параметрам, которые могут принимать значения 0 или 1. Количество параметров и их нормальное значение задано десятичным числом 341. При несовпадении хотя бы одного из параметров механизм отключается. Составить схему управления механизмом, используя логические элементы 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ.

mhs-312.blogspot.com