Лабораторная работа №3 По дисциплине: «Схемотехника телекоммуникационных устройств» По теме: «Исследование интегратора и дифференциатора на основе операционного усилителя»

Лабораторная работа No3
По дисциплине: «Схемотехника телекоммуникационных устройств»
По теме: «Исследование интегратора и дифференциатора на основе операционного усилителя»

Цель работы
Исследовать свойства и характеристики схем интегратора и дифференциатора на основе операционного усилителя (ОУ).

3.4. Задание для исследования
1. Исследовать свойства интегратора, изображенного на рисунке 5, считая операционный усилитель, R и С идеальными элементами. Пояснить влияние сопротивления обратной связи R2 на логарифмическую амплитудно-частотную характеристику схемы интегратора. Для этого рассмотреть следующие вари-анты:
- сопротивление R2 отключено (R2 = ∞);
- R2 = 100 кОм;
- R2 = 10 кОм.
При выполнении отчета все три логарифмические (путем теоре-тического расчета или применения программ компьютерного моделиро-вания) АЧХ изобразить для сравнения на одном графике. Отметить, как изменился коэффициент усиления на низких частотах, а также рабо-чая частота интегратора (минимальная частота, на которой инте-гратор сохраняет свои свойства). Объяснить результаты эксперимен-тов.

2. Пояснить влияние сопротивления обратной связи R2 на переходную характе-ристику схемы интегратора, Для этого рассмотреть следующие вари-анты:
- сопротивление R1 отключено (R1 = 0);
- R1 = 100 кОм;
- R2 = 10 кОм.
При выполнении отчета все три переходные характеристики изобразить для сравнения на одном графике. Отметить, как изменилась форма выходного сигнала при подаче на вход двух периодов прямоуголь-ного сигнала. Объяснить результаты экспериментов.

3. Исследовать логарифмические амплитудно-частотные характеристики схемы дифференциатора (рис.7). Для этого рассмотреть следующие ва-рианты:
- сопротивление R1 отключено (R1 = 0);
- сопротивление R1 включено (R1 = 1 кОм);
- сопротивление R1 включено (R1 = 10 кОм);
При выполнении отчета все три логарифмические АЧХ изобра-зить для сравнения на одном графике. Отметить, как изменился коэф-фициент усиления на верхних частотах, а также рабочая частота дифференциатора (максимальная частота, на которой дифференциа-тор сохраняет свои свойства). Объяснить результаты экспериментов.

4. Пояснить влияние сопротивления R1 на переходную характеристику схемы дифференциатора. Для этого рассмотреть следующие варианты:
- сопротивление R1 отключено (R1 = 0);
- сопротивление R1 включено (R1 = 10 кОм);
При выполнении отчета переходные характеристики (каче-ственно или с использованием программ компьютерного моделирования) изобразить на разных графиках. Отметить, как изменилась форма вы-ходного сигнала. Объяснить результаты экспериментов.

3.5. Содержание отчета
1. Принципиальные схемы интегратора и дифференциатора на ОУ.
2. Логарифмические амплитудно-частотные характеристики и значения ра-бочих частот интегратора и дифференциатора.
3. Переходные характеристики интегратора и дифференциатора для различ-ных вариантов схем.
3. Выводы по проделанной работе.
4. Ответы на контрольные вопросы.

3.7. Контрольные вопросы
1. Назначение интегратора (дифференциатора).
2. Привести передаточную функцию интегратора (дифференциатора).
3. Типовая частотная характеристика идеального интегратора (дифференци-атора).
4. Как изменится частотная характеристика интегратора (дифференциатора) с учетом корректирующих элементов?
5. Почему инвертирующий вход ОУ с обратной связью называют «вирту-альной землей»?
6. Вывести выражения для выходного напряжения идеального интегратора (дифференциатора) во временной области
7. Переходная характеристика при подаче на вход скачкообразного или пе-риодического импульсного сигнала (для схем интегратора и дифферен-циатора).
8. Методы уменьшения погрешности интегрирования для схемы на реальных ОУ.
9. Способы повышения устойчивости работы дифференциатора на реальном ОУ.
10. Перечислить свойства идеального операционного усилителя.

2020 Зачет Архипов С.Н.