Исследование работы интегратора и дифференциатора напряжения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт – ИШИТР

Отделение – ОИТ

Направление – Программная инженерия

Лабораторная работа №7

Исследование работы интегратора и дифференциатора напряжения.

по дисциплине: Электроника

Выполнил: студент гр. 8К03 ____________ Полянский Р.В.

(Номер группы) (Подпись) (Ф.И.О.)

Проверил: кандидат ____________ Казаков В.Ю.

физико-математических наук, (Подпись) (Ф.И.О.)

ОАР, Доцент

Томск 2022 г.

Исследование работы интегратора напряжения

Цель работы:

Целью работы является исследование работы интегратора на основе операционного усилителя.

Ход работы:

Рис. 1. Принципиальная схема интегратора на основе ОУ

Ключ «К» в положение «1». В цепь обратной связи включен конденсатор С ёмкостью 0,015 мкФ. Режим работы: форма сигнала – прямоугольная, частота сигнала – 200 Гц. Амплитуда сигнала установлена 1В.

Рис. 2. Входной и выходной сигналы прямоугольной формы

Максимальное и минимальное мгновенные значения выходного сигнала:

Umax, B Umin, B

7,3 -8,1

Скорость изменения выходного сигнала:

(ΔU_ВЫХ)/Δt=(2(u_(max )-u_min))/T=(2(7,3-(-8,1)) )/(0,005 )= 6180 В/с

Скорость изменения выходного сигнала по формуле идеального интегратора:

(ΔU_ВЫХ)/Δt=-U_(ВХ.m)/(R1*C)=-(1 )/(10^4*15*10^(-9) )=- 6667 В/с

Таким образом, скорость изменения выходного напряжения исследуемого интегратора близка к скорости изменения выходного напряжения идеального интегратора (максимальная скорость нарастания составляет 6*105, типовое 3*105 при R = 1 МОм, C = 30 пФ, V = ±10 В)1. Отклонение составляет 7%.

Осциллограммы выходного сигнала интегратора для других форм входного напряжения.

Рис. 3. Осциллограмма выходного сигнала синусоидальной, треугольной, пилообразной форм

Для синусоидального сигнала фаза входного напряжения опережает фазу выходного напряжения на π/2, поскольку входной сигнал изменяется по синусоидальному закону, а выходной сигнал будет изменяться по косинусоидальному закону в соответствии с формулой U_вых=-1/(R1*C) ∫_0^(T_0)▒〖U_вх d〗 t

Ключ «К» в положение «2». В цепь обратной связи включен конденсатор С ёмкостью 0,033 мкФ. Режим работы: форма сигнала – прямоугольная, частота сигнала – 200 Гц. Амплитуда сигнала установлена 2В.

Рис. 4. Входной и выходной сигналы

Максимальное и минимальное мгновенные значения выходного сигнала:

Umax, B Umin, B

7,25 -7,35

umax = 7,25 В umin = -7,35 В

Скорость изменения выходного сигнала:

(ΔU_ВЫХ)/Δt=(2(u_(max )-u_min))/T=(2(7,25-(-7,35)) )/(0,005 )= 5840 В/с

Скорость