Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
4.1.1. Изображение передаточной характеристики инвертирующего усилителя.
4.1.2. Определяем по передаточной характеристике положительное и отрицательное напряжение ограничения сигнала на выходе схемы.
Uогр+ = +7,58 В
Uогр- = - 7,78 В
4.1.3. Определяем коэффициент усиления инвертирующего усилителя по формуле:
Kус = (6,62 – (-6,04)) / (-0,66 – (0,6)) = 12,66 / 1,26 = 10,0476
4.2.1. Изображение, иллюстрирующее работу инвертирующего усилителя:
4.2.2. Найдем амплитуды входного и выходного сигналов по формуле:
Umвх = (0,68 – (-0,59)) / 2 = 0,635 В
Umвых = (7,01 – (-6,92)) / 2 = 6,965 В
4.2.3. Рассчитаем коэффициент усиления инвертирующего усилителя с помощью формулы:
K = 100 / 10 = 10
Полученное в результате теоретического расчета значение коэффициента усиления очень близко к значению, полученному на опыте.
Это факт. Потому что погрешность получилась равной 0,4%. Это очень хороший показатель!
Отсюда можно сделать вывод о том, что исследование было проведено правильно, и что у исследователей прямые руки.
4.3.1. Изображение передаточной функции неинвертирующего усилителя:
4.3.2. Определим по передаточной характеристике положительное и отрицательное напряжение ограничения сигнала на выходе схемы:
Uогр+ = +7,58 В
Uогр- = - 7,78 В
Определяем коэффициент усиления неинвертирующего усилителя по формуле:
Kус = (-6,04 – (5,46)) / (-0,54 – (0,5)) = (-11,5) / (-1,04) = 11,0577
4.4.1. Изображение, иллюстрирующее работу неинвертирующего усилителя:
Как мы видим, на данном изображении входной и выходной сигнал совпадают по фазе. Т.е. точки экстремума (вершины) обеих синусоид расположены друг под другом. Но в то же время амплитуды сигналов отличаются. Отсюда можно сделать вывод о том, что наш усилитель действительно неинвертирующий (раз фазы совпадают) и что наш усилитель действительно усилитель (!) раз амплитуда выходного сигнала больше амплитуды входного.
4.4.2. Рассчитаем коэффициент усиления неинвертирующего усилителя с помощью формулы:
K = 100 / 10 = 10
4.4.3. По осциллограмме определим амплитуды входного и выходного сигналов:
Umвх = (0,86 – (-0,86)) / 2 = 0,86 В
Umвых = (7,56 – (-7,74)) / 2 = 7,65 В
Вычислим коэффициент усиления неинвертирующего усилителя по формуле:
K = 7,65 / 0,86 = 8,89
Полученное в результате теоретического расчета значение коэффициента усиления несколько отличается от того, которое получилось на опыте. Это «несколько» в численном выражении имеет значение порядка 11,1%. Отсюда можно сделать вывод о том, что исследование было проведено наплевательски, и что у исследователей кривые руки. Или же выводы о неидеальности предоставленного оборудования.
Но все-таки 11,1% это не 50%, а лишь немногим больше 10%. А учитывая то, что допустимой погрешностью измерения считается 10%, то на все это можно закрыть глаза.
4.5.1. Изображение, иллюстрирующее работу интегратора напряжения:
4.5.2. Рассчитаем скорость изменения выходного сигнала по формуле:
ΔUвых / Δt = - 2 (6,47 – (-4,21)) / 0,005 = - 4272 В/с
А затем по формуле:
ΔUвых / Δt = - (0,7 / (10·103·15·10-9) = - 4666,67 В/с
Сравнивая результаты полученные при теоретическом и практическом исследовании, мы видим, что погрешность лежит в допустимых пределах, и равна 8,45%. Это значит, что все хорошо, что можно не напрягаться, и делать работу дальше.
4.5.3. Здесь Вы можете ознакомиться с осциллограммами выходного сигнала интегратора для синусоидальной, треугольной и пилообразной форм входного напряжения соответственно:
Итак, мы подаем на интегратор входной сигнал синусоидальной формы. Интегратор интегрирует. Значит, на выходе должен получиться сигнал функции «минус косинус». В нуле у нас «минус косинус» должен быть равен амплитудному значению с отрицательным знаком, т.е. в нашем случае -0,7В. Но по графику видно, что он равен-то равен амплитудному значению, но ни в пример большему чем 0,7В. Это значит, что имеется еще и коэффициент усиления порядка 6,5.
Плюс к тому, в нуле у нас значение выходного сигнала положительное, хотя оно должно быть отрицательным, если брать просто интеграл от исходной функции.
Объяснить эти несоответствия просто, если взглянуть на формулу выходного сигнала интегратора напряжения:
Как мы видим, перед знаком интеграла стоит коэффициент, который определяет смену знака и усиление выходного сигнала.
Графики, иллюстрирующие вид функций.
Sin(x) и -Cos(x) – первый график. 0.7·Sin(x) и 4.5·Cos(x) – второй график.
Для данных осциллограмм справедливы те же рассуждения, что были приведены для объяснения вида входного и выходного сигнала на осциллограмме для интегратора напряжения с синусоидальным входным сигналом.
4.6.1. Осциллограмма, иллюстрирующая работу дифференциатора напряжения.
4.6.2. Определим амплитуду выходного сигнала в области установившегося значения:
Umвых = -7,7 В
4.6.3. Определим скорость изменения входного сигнала треугольной формы:
ΔUвых / Δt = 4·Um / T = 4·5 / 0,003 = 6666,67 В/с
4.6.4. Рассчитаем амплитуду выходного напряжения по формуле идеального дифференциатора:
Uвых = -100·103·15·10-9·6666,67 = -10
4.6.5. Сравнивая результаты измерений и расчетов, видим, что погрешность получилась не маленькой, а именно порядка 23%. Отсюда можно сделать вывод о том, что дифференциатор напряжения неидеален, и не дает необходимого коэффициента усиления.
4.6.6. Изображения сигналов на выходе дифференциатора напряжения для синусоидальной, прямоугольной и пилообразной форм входного сигнала соответственно:
Из формулы:
видно, что перед дифференцируемым сигналом имеется коэффициент в виде -Rос·C1.
Наша входная функция это Sin(x). Тогда ее дифференциал это Cos(x). Т.е. разность фаз полученных сигналов π/2.
Знак минус перед множителем разворачивает нашу выходную функцию, а остальные множители изменяют амплитуду.
Для данных осциллограмм справедливы те же рассуждения, что были приведены для объяснения вида входного и выходного сигнала на осциллограмме для дифференциатора напряжения с синусоидальным входным сигналом.