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
Лабораторная работа 1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Цель работы: изучение принципа действия и свойств однофазных и трехфазных выпрямителей; ознакомление с простейшими сглаживающими фильтрами.
Общие сведения
Выпрямителем называется устройство преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямительное устройство, помимо выпрямителя В, в который входят один или несколько включенных по определенной схеме вентилей, содержит в себе силовой трансформатор Т, сглаживающий фильтр СФ и стабилизатор Ст (рис. 1.1). В зависимости от условий работы и требований отдельные узлы выпрямительного устройства могут отсутствовать.
Основным элементом выпрямителя является вентиль (диод) – это нелинейный элемент, обладающий незначительным сопротивлением току в прямом направлении и весьма большим – в обратном. Наибольшее распространение получили полупроводниковые диоды, вентильные свойства которых определяются свойствами p-n-перехода – контактом двух полупроводниковых материалов с различными типами электропроводности.
Вольтамперная характеристика полупроводникового диода и его условное графическое обозначение приведены на рис. 1.2. Для указанных направлений положительные ток и напряжение называют прямыми, отрицательные – обратными.
Основные параметры диодов: предельно допустимый прямой ток (постоянная составляющая) и максимально допустимое постоянное обратное напряжение. Превышение их приводит к необратимым процессам в p-n-переходе, разрушающим его.
Рассмотрим следующие выпрямители, имеющие широкое практическое использование: однофазный однополупериодный, однофазный мостовой и трехфазный мостовой. При анализе работы выпрямителей будем считать вентили идеальными, т.е. сопротивление вентиля в прямом направлении равно нулю, а в обратном – бесконечности.
Однофазный однополупериодный выпрямитель содержит один вентиль VD, который включен последовательно с нагрузочным резистором Rн и вторичной обмоткой трансформатора Т (рис. 1.3, а). Пренебрегаем индуктивным сопротивлением рассеяния и активным сопротивлением обмоток трансформатора и считаем, что напряжение u2 на вторичной обмотке транс-форматора изменяется по закону u2 = U2msint. При положительных значениях этого напряжения вентиль VD открыт, и в нагрузочном резисторе Rн протекает ток
,
являющийся для вентиля прямым током.
В этом интервале времени (0...Т/2; Т...3T/2)
uн = u2 = U2msint; uв = 0 (рис. 1.3, б). При отрицательных значениях u2 вентиль VD закрыт, его сопротивление бесконечно велико, значит, uн = 0; uв = u2 = U2msint.
Периодическое повторение этих процессов формирует на нагрузке несинусоидальное выпрямленное напряжение uн , постоянная составляющая которого
Учитывая, что Uн max = U2m = , получаем соотношение для выбора напряжения трансформатора по заданной постоянной составляющей выпрямленного напряжения: Uн ср=U2/ = 0,45U2 или U2 = 2,22 Uн ср .
Для надежной работы вентили выбирают из условий: , Uобр max ≥ U2m = Uн ср .
Коэффициентом пульсаций выпрямленного напряжения р называют отношение амплитуды основной гармоники к постоянной составляющей. Для однополупериодного выпрямителя напряжение представляется рядом Фурье:
Тогда коэффициент пульсаций
Недостатком однополупериодных выпрямителей является высокий уровень пульсаций, подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током. Они применяются для питания цепей малой мощности (10...15 Вт) высокого напряжения, например, электронно-лучевых трубок. Отмеченных недостатков лишены двухполу-периодные выпрямители.
Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель
(рис. 1.4, а) содержит четыре вентиля VD1...VD4, включенных по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подано синусоидальное
напряжение u2 = U2msint, к другой – подключен нагрузочный резистор Rн. При положительных значениях напряжения u2 вентили VD1 и VD3 открыты, и в цепи трансформатор – вентиль VD1 – резистор Rн – вентиль VD3 протекает ток (рис. 1.4, б). В этот интервал времени uн = u2, а к закрытым вентилям VD2 и VD4 напряжение u2 будет приложено как обратное. При отрицательных значениях u2 вентили VD1 и VD3 закрыты, а VD2 и VD4 – открыты. Протекающий в цепи трансформатор – VD2 – Rн – VD4 ток отрицателен для трансформатора, но положителен для нагрузочного резистора.
Периодическое повторение этих процессов определяет несинусоидальное напряжение нагрузки uн, равное (рис. 1.4, б).
Постоянная составляющая этого напряжения вдвое больше, чем при однополупериодном выпрямлении
Uн ср = Uн max.
Учитывая соотношения напряжений и токов, получим выражения для выбора напряжения трансформатора U2 и вентилей в схему выпрямителя:
Uн ср=U2 = 0,9U2; U2 = 1,11Uн ср;
Iпр max 0,5Iн ср; Uобр max U2m = Uн ср .
Мостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет то преимущество, что средний выпрямленный ток Iн ср и напряжение Uн ср вдвое больше, а пульсации напряжения и тока значительно меньше, p = 0,67, вентили в схеме выбираются по меньшим обратным напряжениям и по половине тока нагрузки, трансформатор имеет хорошие условия работы. Применяется в устройствах малой и средней мощности (от единиц до сотен ватт).
Трехфазный мостовой выпрямитель содержит шесть вентилей (рис. 1.5, а), предложен в 1923 году А. Н. Ларионовым. Полагаем, что потенциал нейтральной точки трансформатора n равен нулю, тогда диаграмма напряжений ua, ub, uc является диаграммой потенциалов точек а, b, с (рис. 1.5, б). В любой момент времени в цепи, включающей резистор Rн и два вентиля, протекает ток. Например, в интервале времени t1...t2 возникает ток в цепи вентиль VD1 – резистор Rн – вентиль VD4; в интервале t2...t3: VD1 – Rн – VD6. Ток в группе вентилей VD1, VD3, VD5 может протекать только через один из них, подключенный к точке а, b или с, той, которая имеет наиболее высокий потенциал. Два других вентиля закрыты, и проводящий вентиль обеспечивает потенциал точки k , равный наиболее высокому из потенциалов точек а, b или с (рис. 1.5, б). В группе вентилей VD2, VD4, VD6 ток протекает через один из них, подключенный к точке а, b или с, имеющей наиболее низкий потенциал. Тогда потенциал точки m равен наиболее низкому потенциалу точек а, b или с (огибающая m рис. 1.5, б).
Направление токов в Rн остается одинаковым, а выпрямленное напряжение uн является разностью потенциалов точек k и m и определяется огибающими диаграммы uа, ub, uс (рис. 1.5, б). Напряжение uн имеет малую пульсацию p = 0,057, его постоянная составляющая
.
Амплитуда линейного напряжения трансформатора U2m =U2 = = Uн max (рис. 1.5, б) и соотношение между Uн ср и действующим значением линейного напряжения трансформатора
.
Так как ток в каждом вентиле протекает 1/3 периода, то выбор вентиля осуществляется по 1/3 тока нагрузки: Iпр max Iн ср/3.
Выбор вентиля по обратному напряжению выполняют исходя из максимального напряжения на закрытом вентиле:
Uобр max U2m = Uн ср = 1,045 Uн ср.
Достоинства выпрямителя: малая пульсация выпрямленного напряжения, p = 0,057, что позволяет отказаться от фильтров; отсутствие подмагничивания постоянным током сердечника трансформатора. Он применяется в устройствах средней и большой мощности.
Реальные трансформаторы и вентили имеют сопротивления. При изменении тока нагрузки Iн ср возникают падения напряжения на сопротивлении вторичных обмоток трансформатора и прямом сопротивлении вентилей, в результате чего напряжение на нагрузке уменьшается Зависимость называют внешней характеристикой выпрямителя.
Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры. Основными элементами фильтров являются конденсаторы, индуктивные катушки и транзисторы, сопротивления которых различны для постоянного и переменного токов. Эффективность фильтра характеризуют коэффициентом сглаживания, равным отношению коэффициентов пульсаций p1 до установки фильтра и p2 – после установки фильтра:
.
Емкостным фильтром служит конденсатор Сф, подключаемый параллельно нагрузке, при этом напряжение конденсатора uC = uн определяется процессами его заряда и разряда. В однополупериодном выпрямителе (рис. 1.3, а) конденсатор Сф заряжается через вентиль, когда u2 uC (интервал времени t1...t2, рис. 1.6, а). Когда u2 uC (интервал времени t2...t3), вентиль закрыт и конденсатор разряжается через резистор Rн с постоянной времени
Использование емкостного фильтра целесообразно в условиях Rн R цепи заряда. Тогда быстрый процесс заряда конденсатора сменяется медленным его разрядом. Кривая uC(t) – плавная, с малыми пульсациями.
Временные диаграммы двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром приведены на рис. 1.6, б.
Емкость конденсатора Сф выбирают из условия:
где m – число пульсаций выпрямленного напряжения за период.
Индуктивным фильтром служит индуктивная катушка с параметрами Rф и Lф, включаемая последовательно с сопротивлением нагрузки Rн. Несинусоидальное выпрямленное напряжение можно представить гармоническим рядом, состоящим из постоянной составляющей и суммы синусоид различных частот. Индуктивность Lф не оказывает сопротивления постоянной составляющей тока нагрузки, а полное сопротивление цепи для гармоник тока
возрастает с ростом номера гармоники k. Если Rф Rн и Lф Rн, то при включении фильтра постоянная составляющая тока почти не изменяется, а переменные составляющие значительно меньше, и пульсации тока нагрузки, а значит, и напряжения uн, уменьшаются.
Более эффективное сглаживание выпрямленного напряжения получают с помощью Г–образных LC–фильтров (рис. 1.7).
Индуктивность катушки Lф уменьшает переменную составляющую тока, а емкость Сф, уменьшая эквивалентное сопротивление участка цепи Rн – Сф, снижает еще больше гармонические составляющие напряжения нагрузки.
В электронных фильтрах вместо индуктивных катушек включают транзисторы. Использование транзисторов обусловлено тем, что сопротивление промежутка коллектор-эмиттер постоянному току на 2–3 порядка меньше, чем переменному току, и пульсации уменьшаются в 3–5 раз.
Предварительное задание к эксперименту
Для указанного в табл. 1.1 типа выпрямителя по заданным току Iн ср и сопротивлению Rн нагрузки рассчитать напряжения Uн ср,
напряжение нагрузки при холостом ходе , напряжение вторичной обмотки трансформатора , коэффициент трансформации n, амплитуду обратного напряжения Uобр max и прямой ток Iпр ср вентилей. Напряжение питающей сети U1 = 220 В, частота f = 50 Гц. Принять сопротивление диодов и трансформатора Rпр + Rт = 5 Ом.
Результаты расчетов записать в табл. 1.2.
Таблица 1.1
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Тип |
Рис. 1.3 |
Рис. 1.4 |
Рис. 1.5 |
Рис. 1.3 |
Рис. 1.4 |
Рис. 1.5 |
Рис. 1.4 |
Рис. 1.5 |
|
Rн, Ом |
25 |
25 |
25 |
32 |
32 |
32 |
41 |
39 |
|
Iн ср, А |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
0,4 |
0,8 |
1,2 |
0,6 |
1,0 |
Таблица 1.2
|
Rпр+Rт |
Iн ср |
Uн ср |
n |
Uобр max |
Iпр ср |
||||
|
Вычис-лено |
5 |
Из |
|||||||
|
Измерено |
Порядок выполнения эксперимента
Таблица 1.3
|
Тип выпрямителя |
Однофазный одно-полупериодный |
Однофазный |
Трехфазный |
|||||||
|
без фильтра |
с фильтром |
без фильтра |
с фильтром |
|||||||
|
Uн ср |
Iн ср |
Uн ср |
Iн ср |
Uн ср |
Iн ср |
Uн ср |
Iн ср |
Uн ср |
Iн ср |
|
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
Экспериментом проверить расчеты предварительного задания, результаты записать в табл. 1.2.
Содержание отчета
Цель работы; схемы исследованных выпрямителей (рис. 1.3, 1.4, 1.5); расчет предварительного задания, табл. 1.2; табл. 1.3; внешние характеристики выпрямителей в общей системе координат; соотношения для выбора вентилей к выпрямителям рис. 1.3, 1.4, 1.5 и соотношения между Uн ср и U2; осциллограммы uн(t); сравнительная оценка исследованных схем и выводы.
Контрольные вопросы
1. Каковы основные параметры полупроводникового диода?
2. Принцип действия каждого рассмотренного выпрямителя, достоинства и недостатки.
3. Как выбирают вентили для выпрямителей и коэффициент трансформации трансформатора для выпрямительной установки?
4. Объяснить характер полученных внешних характеристик. К каким точкам внешних характеристик относятся зарисованные осциллограммы?
5. Каковы отношения Uн ср /U2, Uн ср /Uн max для различных выпрямителей? Почему эти отношения указывают для режима холостого хода?
6. Что такое коэффициент пульсаций, чему он равен для различных выпрямителей?
7. Принцип действия емкостного, индуктивного, электронного и LC–фильтров.
8. Как определяется коэффициент сглаживания фильтра?
Лабораторная работа 3
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЕНСАЦИОННОГО
СТАБИЛИЗАТОРА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы: изучение устройства, принципа действия и исследование характеристик компенсационного стабилизатора постоянного напряжения на полупроводниковых приборах.
Общие сведения
Многие устройства, источником питания которых служит выпрямитель, требуют для нормальной работы высокой стабильности питающего напряжения. Между тем выходное напряжение выпрямителя значительно меняется при колебаниях напряжения в сети переменного тока и при изменении нагрузки. В этих случаях между выпрямителем и нагрузкой включают стабилизатор.
Стабилизатором называют устройство, автоматически поддерживающее на нагрузке напряжение с требуемой точностью при изменении питающего напряжения и сопротивления нагрузки в обусловленных пределах.
Основным параметром, характеризующим стабилизатор, является коэффициент стабилизации, который представляет собой отношение относительного изменения напряжения на входе к изменению относительного напряжения на выходе стабилизатора:
.
Качество работы стабилизатора под нагрузкой оценивается внеш- ней характеристикой Uвых (Iвых) или выходным сопротивлением:
.
Применяют два типа стабилизаторов напряжения: параметрические и компенсационные.
В параметрических стабилизаторах используются элементы с нелинейной вольтамперной характеристикой, обеспечивающей постоянство напряжения на элементе при значительных изменениях протекающего через него тока. Такими элементами могут быть полупроводниковые стабилитроны. Коэффициент стабилизации для этого типа стабилизаторов достигает 30...50. Недостатками являются небольшой коэффициент полезного действия, не превышающий 0,3, и большое внутреннее сопротивление (5…20 Ом).
Компенсационные стабилизаторы напряжения обладают большим коэффициентом стабилизации и меньшим внутренним сопротивлением. Они представляют собой систему автоматического регулирования с отрицательной обратной связью.
Блок-схема компенсационного стабилизатора приведена на
рис. 3.1. Она состоит из регулирующего элемента Р, управляющего элемента У и источника опорного напряжения ИОН.
Принцип действия компенсационного стабилизатора основан на непрерывном сравнении напряжения нагрузки Uвых (или части его) с опорным (образцовым) напряжением. Разность U = Uоп – Uвых
усиливается и подается на регулирующий элемент (обычно транзистор), сопротивление которого изменяется в зависимости от величины и знака U, компенсируя изменения Uвых.
В данной работе предлагается исследовать простейший компенсационный стабилизатор, схема которого приведена на рис. 3.2. В качестве источника опорного напряжения используется параметрический стабилизатор на стабилитроне VD, режим работы которого задается резистором R1. Управляющим элементом служит транзистор VT2, потенциал эмиттера которого постоянен, а база подключена через делитель R3, R4 на часть выходного напряжения.
Изменение Uвых приводит к изменению напряжения на эмиттерном переходе VT2, изменению тока базы IБ2 и тока коллектора IК2. Но IК2 + IБ1 = I1 const, поэтому изменение IК2 вызывает противоположное изменение тока IБ1, который управляет падением напряжения на регулирующем транзисторе VT1.
Пусть Uвых уменьшилось, тогда уменьшится U = Uбэ2 и соответственно IБ2 и IК2. Ток базы регулирующего транзистора IБ1 увеличивается, транзистор VT1 откроется и UКЭ1 уменьшится. Это поддержит Uвых в заданных пределах, так как Uвых = Uвх – UКЭ1.
На рис. 3.3 изображена диаграмма входного напряжения (Uвх), выходного напряжения (Uвых) и падения напряжения на транзисторе VT1 (UКЭ1) от времени.
В последнее время широко применяются компенсационные стабилизаторы в интегральном исполнении. Например, микросхема К142ЕН1 представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения с пределами регулирования от 3 до 12 В на ток до 150 мА. Он имеет защиту от перегрузки и коротких замыканий на выходе.
Предварительное задание к эксперименту
Таблица 3.1
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Uвх, В |
12 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Iн, мА |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
45 |
40 |
Порядок выполнения эксперимента
1. Подать на входные зажимы стенда напряжение от лабораторного автотрансформатора ЛАТР. Для измерения выходного напряжения подключить цифровой вольтметр.
2. Снять зависимость Uвых (Uвх) стабилизатора при максимальном сопротивлении нагрузки Rн (потенциометр Rн влево до упора), регулируя Uвх от 0 до 30 В. Результаты измерений записать в табл. 3.2.
Таблица 3.2
|
Uвх, В |
|||||||
|
Uвых, В |
3. Установить входное напряжение Uвх = 25…30 В. Изменяя сопротивление нагрузки во всем диапазоне с помощью потенциометра Rн, снять внешнюю характеристику стабилизатора Uвых (Iвых). Результаты измерений записать в табл. 3.3.
Таблица 3.3
|
Iвых, мА |
|||||||
|
Uвых, В |
4. По результатам измерений построить графики Uвых (Uвх) и
Uвых (Iвых). На первом их них указать рабочий диапазон стабилизатора и для него определить коэффициент стабилизации.
5. Сравнить результаты расчетов предварительного задания с результатами эксперимента.
6. По внешней характеристике определить выходное сопротивление стабилизатора.
Содержание отчета
Цель работы; полная схема компенсационного стабилизатора (см. рис. 3.2) с обозначением всех элементов и указанием токов и напряжений; результаты расчета предварительного задания; результаты эксперимента в виде таблиц и графиков; расчет коэффициента стабилизации и выходного сопротивления стабилизатора; сравнительный анализ результатов.
Контрольные вопросы
1. Каково назначение электронных стабилизаторов?
2. Как устроен и как работает параметрический стабилизатор?
3. Поясните назначение основных элементов компенсационного стабилизатора
4. Какую роль в схеме играет стабилитрон VD?
5. Можно ли включить базу VT2 на напряжение Uвых непосредственно, без делителя R3, R4?
6. Как можно осуществить регулирование Uвых?
7. Изменится ли коэффициент стабилизации стабилизатора, если цепь стабилитрона через R1 питать от независимого источника постоянного напряжения?
Лабораторная работа 5
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ
Цель работы: исследование усилительных свойств операционного усилителя (ОУ); изучение типовых схем и аналоговых устройств на базе ОУ.
Общие сведения
Операционные усилители (ОУ) являются разновидностью усилителей постоянного тока, имеют большой коэффициент усиления по напряжению KU = Uвых / Uвх = 3103…5106 и высокое входное сопротивление Rвх = 20 кОм…10 МОм. Современные ОУ выполняются в интегральном исполнении двух- и трехкаскадными. Основу ОУ составляет дифференциальный усилитель, служащий входным каскадом, а выходной каскад – обычно эмиттерный повторитель, обеспечивающий должную нагрузочную способность.
Массовое применение ОУ обусловлено их универсальностью: могут осуществлять усиление с постоянным коэффициентом, сложение, вычитание, дифференцирование, интегрирование сигналов, сравнение электрических величин, генерацию сигналов разной формы и др.
Условное обозначение ОУ показано на рис. 5.1. ОУ имеет два входа и один выход. При подаче сигнала на неинвертирующий вход Uвх Н приращение выходного сигнала Uвых совпадает по знаку (фазе) с приращением Uвх.Н. Если сигнал подан на
инвертирующий вход Uвх И, то приращение Uвых имеет обратный знак (в противофазе) по сравнению с приращением Uвх.И. Инвертирующий вход используют в усилителях для введения отрицательной обратной связи (ООС), благодаря чему повышается стабильность KU, снижаются нелинейные искажения, увеличивается Rвх.
Для иллюстрации на рис. 5.2 приведена принципиальная схема простейшего трехкаскадного ОУ (интегральная микросхема К140УД1). Входной дифференциальный каскад выполнен на транзисторах VT1 и VT2.
Второй каскад на транзисторах VT4 и VT6 представляет собой дифференциальный усилитель с симметричным входом и несимметричным выходом. Выходным каскадом служит эмиттерный повторитель на транзисторах VT7 и VT9. На схеме показано прохождение усиливаемого положительного сигнала, поданного на неинвертирующий вход 10.
Важнейшими характеристиками ОУ являются амплитудные (передаточные) характеристики Uвых(Uвх) (рис. 5.3). На линейных (наклонных) участках кривых коэффициент усиления
KU = Uвых / Uвх остается неизменным. В нелинейном режиме уровни входного сигнала ОУ превышают значения Uвх для линейного участка (Uвх Uвх.л или Uвх –Uвх.л).
При этом режиме Uвых принимает одно из двух значений:
Uвых max или –Uвых max. Нелинейный режим работы ОУ используют при создании импульсных устройств на базе ОУ: мультивибраторов, компараторов и др.
Рассмотрим некоторые примеры построения аналоговых схем на ОУ, работающих на линейных участках амплитудных характеристик.
Инвертирующий усилитель (рис. 5.4) изменяет знак выходного сигнала относительно входного. На инвертирующий вход через резистор R1 подается Uвх и вводится параллельная отрицательная обратная связь по напряжению с помощью резистора Rос.
Принимаем IОУ = 0, тогда для узла 1 справедливо равенство
Iвх = Iос
или
Так как собственный коэффициент усиления ОУ КU ОУ , то напряжение на входе ОУ
U0 = Uвых / КU ОУ 0,
тогда Uвх / R1 = Uвых / Rос.
Коэффициент усиления
Для уменьшения погрешностей от изменения входных токов делают симметричными входы, выбирая R2 = R1 ║ Rос.
Неинвертирующий усилитель (рис. 5.5) не изменяет знак выходного сигнала относительно входного. Выразим ток в резисторе R1, полагая U0 = 0, Iоу = 0:
Uвых / (R1 + Rос) = Uвх / R1.
Тогда
Uвых = Uвх;
Вычитатель-усилитель (рис. 5.6) предназначен для усиления разностных сигналов.
Если R1 = R2 и Rос = R, то
Сумматоры. Для инвер-тирующего сумматора (рис. 5.7, а) формула выполняемой операции
Для неинвертирующего сумматора (рис. 5.7, б)
,
где n – число входов.
Интеграторы создают заменой резистора Rос конденсатором (рис. 5.8). Они широко распространены в аналоговых решающих и моделирующих устройствах. Выходное напряжение интегратора пропорционально интегралу от входного сигнала.
Так как iвх = iс
или
то
Обычно при t = 0 Uвых 0 = 0, тогда
где = R1С – постоянная времени.
Дифференциаторы (рис. 5.9). Входной сигнал подается на инвертирующий вход и формула выполняемой операции
Генератор гармонических колебаний с мостом Вина является самовозбуждающимся генератором (рис. 5.10).
Он преобразует энергию постоянного тока в переменный ток требуемой частоты. Мост Вина, состоящий из элементов R1, С1, R2, С2, образует звено частотно-зависимой положительной обратной связи (ПОС). Входной сигнал генератора – это часть его выходного напряжения, передаваемая звеном ПОС.
При R1 = R2 = R и С1 = С2 = С частота генерации
f0 = 1 / (2RC).
Элементы Rо, Rос предназначены для получения требуемого коэффициента усиления.
Мультивибратор служит для получения прямоугольных импульсов. Мультивибратор на ОУ (рис. 5.11) относится к самовозбуждающимся генераторам. ОУ работает в импульсном режиме (на нелинейном участке амплитудной характеристики), он сравнивает два входных сигнала: по неинвертирующему входу
и по инвертирующему входу Uс – напряжение конденсатора С.
В результате перезарядки конденсатора выходное напряжение скачком изменяется от Uвых max до Uвых min= Uвых max. При R1 = R2 длительность и период импульса tи 1,1RC; Т = 2tи 2,2 RC. Изменяя = RC или величины R1, R2, можно регулировать длительность и частоту импульсов.
Предварительное задание к эксперименту
1. По заданным в табл. 5.1 значениям Rос и R1 = 10 кОм рассчитать коэффициент КU и построить амплитудную характеристику при изменении Uвх от 0 до 1 В.
2. Рассчитать длительность периода и частоту выходного напряжения генератора гармонических колебаний или мультивибратора по заданным значениям R и С (табл. 5.1).
Таблица 5.1
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Тип |
Рис. 5.4 |
Рис. 5.5 |
||||||
|
Rос, кОм |
20 |
50 |
100 |
510 |
20 |
50 |
100 |
510 |
|
Тип |
Рис. 5.10 |
Рис. 5.11 |
||||||
|
R, кОм |
5 |
5 |
10 |
10 |
5 |
5 |
10 |
10 |
|
С, нФ |
10 |
2 |
10 |
2 |
10 |
2 |
10 |
2 |
Порядок выполнения эксперимента
1. Собрать электрическую цепь усилителя, заданного вариантом в табл. 5.1 (R1 = R2 = 10 кОм, Rос из табл. 5.1). На вход усилителя подать напряжение Uвх от одного из источников опорного напряжения. Необходимую полярность Uвх установить переключателями П1 или П2 (+ или ).
2. При Uвх = 0 произвести корректировку «нуля» ОУ (Уст. «0»).
3. Изменяя Uвх от 0 до 1000 мВ (затем от 0 до –1000 мВ), снять амплитудную характеристику усилителя, заданного вариантом в табл. 5.1. Результаты измерений записать в табл. 5.2. Точки нанести на амплитудную характеристику, рассчитанную в предварительном задании.
Таблица 5.2
|
Uвх, мВ |
0 |
1000 |
|||||
|
Uвых, В |
|||||||
|
Uвх, мВ |
0 |
–1000 |
|||||
|
Uвых, В |
4. Собрать электрическую цепь вычитателя – усилителя по схеме рисунка 5.6 (для нечетных вариантов) или сумматора по схеме рис. 5.7, б (для четных вариантов). Установить Rос = 10 кОм, на входы подать Uвх1 и Uвх2 по указанию преподавателя. Измерить Uвых и рассчитать коэффициент усиления. Результаты записать в таблицу 5.3.
Таблица 5.3
|
Uвх1, мВ |
Uвх2, мВ |
Uвых, мВ |
К |
5. Собрать электрическую цепь интегратора по схеме рис. 5.8 (для нечетных вариантов) или дифференциатора по схеме рис. 5.9 (для четных вариантов). С = 2 нФ; R = 5 кОм. На инвертирующий вход подать прямоугольные импульсы с выхода генератора.
6. Включить и подготовить к работе осциллограф. Снять осциллограммы входного и выходного напряжений.
7. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 5.10 или 5.11 согласно варианту табл. 5.1. Получить осциллограмму выходного напряжения uвых(t). Определить частоту и период uвых(t), сравнить их с рассчитанными в предварительном задании.
Содержание отчета
Цель работы; схема заданного в табл. 5.1 усилителя, расчетные коэффициент усиления KU и амплитудные характеристики усилителя, экспериментальные точки на этих характеристиках, табл. 5.2, схема генератора гармонических колебаний (рис. 5.10) или схема мультивибратора (рис. 5.11) соответственно варианту табл. 5.1, расчетные и опытные частоты и период Т выходного напряжения; схема вычитателя усилителя и интегратора (для нечетных вариантов), сумматора и дифференциатора (для четных вариантов);
табл. 5.3; осциллограммы входного и выходного напряжения дифференциатора или интегратора, uвых(t) генератора гармонических колебаний или мультивибратора; выводы о достоинствах ОУ и их практическом использовании.
Контрольные вопросы
1. Что представляют собой операционные усилители, каковы их достоинства и область применения?
2. Что такое положительная и отрицательная обратная связи? Почему в усилителях используют отрицательную обратную связь?
3. Каковы основные характеристики ОУ? Где используются линейные и нелинейные режимы работы ОУ?
4. Поясните принцип построения инвертирующего и неинвертирующего усилителя на базе ОУ. Как определяется их коэффициент усиления?
5. Поясните принципы построения вычитателя, сумматора, дифференциатора, интегратора, генератора гармонических колебаний.
Лабораторная работа 6
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
И КОМБИНАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ
Цель работы: изучение принципа построения логических элементов цифровых интегральных микросхем и комбинационных устройств на их основе; экспериментальное исследование логических элементов и комбинационных устройств.
Общие сведения
Логические элементы (ЛЭ) вместе с запоминающими элементами составляют основу вычислительных машин, цифровых измерительных приборов и устройств автоматики. ЛЭ выполняют простейшие логические операции над цифровой информацией. Их создают на базе электронных устройств, работающих в ключевом режиме, который характеризуется двумя состояниями ключа: «Включено» – «Отключено». Поэтому цифровую информацию обычно представляют в двоичной форме, когда сигналы принимают только два значения: «0» (логический нуль) и «1» (логическая единица), соответствующие двум состояниям ключа.
Логическая операция преобразует по определенным правилам входную информацию в выходную. Основными логическими операциями являются:
1) логическое умножение (конъюнкция) или операция И, обозначаемая знаками “” или : F= x1x2x3 ... xn;
2) логическое сложение (дизъюнкция) или операция ИЛИ, обозначаемая знаками “+” или : F = x1 + x2 + x3 + … + xn;
3) логическое отрицание (инверсия) или операция НЕ, обозначаемая чертой над переменной:F = .
Логические элементы, реализующие операцию И, называют элементами И. Выходной сигнал F элемента И равен единице, если на все его входы подан сигнал “1”. Обозначение элемента И и его таблица истинности показаны на рис. 6.1,а.
Логические элементы, реализующие операцию ИЛИ, называют элементами ИЛИ. Выходной сигнал его F равен единице, если хотя бы на один из входов подан сигнал “1”. Обозначение элемента ИЛИ и его таблица истинности показаны на рис. 6.1, б.
Логический элемент НЕ реализует операцию НЕ (инвертор). Обозначение элемента НЕ и таблица истинности показаны на
рис. 6.1, в.
В зависимости от вида используемых сигналов ЛЭ подразделяют на потенциальные, в которых «0» или «1» задаются двумя различными уровня постоянного напряжения (низкий уровень напряжения соответствует «0», высокий уровень – «1») и импульсные, в которых значениям «0» или «1» соответствует отсутствие или наличие импульса. Наибольшее распространение получили потенциальные элементы. ЛЭ выполняется в виде интегральных микросхем (ИМС).
В данной работе исследуются логические элементы 2И-НЕ (ИМС КI55ЛА3) и 2ИЛИ-НЕ (ИМС КI55ЛЕ1). Условное обозначение и схемы реализации элемента 2И-НЕ показаны на рис. 6.2.
Операция И осуществляется многоэмиттерным транзистором VT1, который можно представить в виде трех диодов. Диоды VD1 и VD2 моделируют эмиттерно-базовые переходы, а VD3 – базово-коллекторный переход (рис. 6.2, в). Если хотя бы на один из входов VT1 подан низкий уровень напряжения (сигнал «0»), то соответствующий переход открыт (один из диодов VD1 – VD2). Через транзистор протекает ток I1. Напряжение между базой и общей шиной
U = E – R1I1 недостаточно, чтобы открыть два последовательно включенных перехода (VD3 и переход база-эмиттер VT2). Транзистор VT2 закрыт, ток I2 0 и Uвых Е. Только при высоких уровнях напряжения (сигнал «1») на обоих входах VT1 все переходы эмиттер-база VT1 закрыты, и потенциал базы повышается, транзистор VT2 откроется и Uвых = Е – R2I2. Таким образом, VT2 выполняет роль инвертора. Сигнал «0» на выходе только при наличии сигналов «1» на всех входах, что соответствует операции И-НЕ.
Условное обозначение и схема элемента 2ИЛИ-НЕ приведены на рис. 6.3. Операцию логического сложения выполняют два параллельно включенных транзистора VT1 и VT2, которые управляют работой VT3, выполняющего роль инвертора. При подаче высокого
уровня на один из входов эмиттерный переход соответствующего транзистора закрывается. Напряжение между базой этого транзистора и общей шиной становится достаточным для того, чтобы открыть диод VD1(2) и эмиттерный переход VT3. Транзистор VT3 переходит в режим насыщения (открыт) и Uвых = 0. Только при низких уровнях на базах обоих транзисторов VT1 и VT2 открыты. Ток протекает через R1 и R2, за счет падения напряжения на этих резисторах потенциал базы VT3 близок к нулю и VT3 закрыт (Uвых E).
На основе базовых логических элементов могут быть созданы логические устройства, выполняющие операции любой сложности. В комбинационных устройствах сигнал на выходе F определяется комбинацией входных сигналов x1, x2, ... .
Пусть требуется составить комбинационную схему с тремя входами x1, x2, x3 и одним выходом F. Высокий уровень напряжения должен появляться на выходе только при наличии высоких уровней на двух входах, т.е. F = 1 при х1 = х2 = 1 и х3 = 0. Такую схему можно составить путем подбора элементов. Если использовать элементы с двумя входами 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ, то она будет содержать не менее двух элементов. Так как схема должна реагировать на одинаковые сигналы х1 и х2, то эти входы следует объединить элементом 2И-НЕ, на выходе которого появляется низкий уровень только при
х1 = х2 = 1. Второй элемент должен давать на выходе F = 1 при поступлении на его входы двух низких уровней. Таким элементом является элемент 2ИЛИ-НЕ. Полученная таким образом схема представлена на рис. 6.4.
При большом числе входов метод подбора трудоемок. Более
рационально составление уравнения логической функции и последующее преобразование по правилам алгебры логики. Для данного примера. Используя тождество и формулы де Моргана
и ,
эту функцию можно представить в виде суммы или произведения функций и , соответствующих элементам 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ:
.
Полученному уравнению логической функции отвечает схема на рис. 6.4.
Многие комбинационные устройства, часто встречающиеся в цифровой технике (шифраторы, дешифраторы, сумматоры и др.), представляют собой готовые ИМС. В работе исследуется четырехразрядный сумматор, выполненный на микросхеме К155ИМ3. Его структурная схема показана на рис. 6.5. Он состоит из четырех одноразрядных двоичных сумматоров SM.
Одноразрядный сумматор имеет входы А и В для ввода двух суммируемых чисел одного разряда и вход Р, на который поступает сигнал с выхода Р предыдущего разряда – перенос. На выходе S появляется сигнал, соответствующий сумме, а на выходе Р – сигнал переноса, если в результате сложения получается двузначное число. Например, пусть складываются два двоичных четырехразрядных числа А = 0101 и В = 1001. На входы сумматора SM0 поступают сигналы А0 = 1 и В0 = 1, результат сложения 1 + 1 = 10. На выходе S0 появляется 0, и Р0 = 1. На входы второго сумматора SM1 поступает три числа А = 0, В = 0 и Р0 = 1. На выходе S1 = 1, Р1 = 0 и т.д. Чтобы получить сумматор с большим числом разрядов, объединяют несколько более простых. Так, два сумматора К155ИМ3 позволяют складывать восьмиразрядные числа.
Предварительное задание к эксперименту
Таблица 6.1
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
х1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
х2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
х3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
х4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
– |
– |
– |
|
А |
2 |
4 |
6 |
8 |
9 |
11 |
13 |
15 |
|
В |
15 |
14 |
13 |
12 |
7 |
10 |
5 |
3 |
Порядок выполнения эксперимента
1. Исследовать логический элемент 2ИЛИ-НЕ, для чего на входы х1 и х2 поочередно подать напряжения логической единицы и нуля. Для индикации уровня выходного напряжения выход элемента соединить с индикатором F. Составить и заполнить таблицу истинности (табл. 6.2).
2. Исследовать логический элемент 2И-НЕ. Составить и заполнить таблицу истинности (табл. 6.2).
3. Собрать электрическую цепь по составленной в предварительном задании комбинационной схеме. Проверить ее работу, подав на вход значения входных сигналов (табл. 6.1) и включив на выход индикатор F. Набрать 2-3 комбинации, отличных от заданной. Результаты привести в табл. 6.3.
Таблица 6.2 Таблица 6.3 Таблица 6.4
|
х1 |
х2 |
F= |
F= |
х1 |
х2 |
х3 |
х4 |
F |
Десятичный код |
Дво-ичный код |
|||
|
0 |
0 |
А |
|||||||||||
|
0 |
1 |
В |
|||||||||||
|
1 |
0 |
A+B |
|||||||||||
|
1 |
1 |
4. Набрать на входе сумматора двоичные числа А и В соответствующего варианта, проверить результат суммирования, полученный в предварительном задании (табл. 6.4).
Содержание отчета
Цель работы; схемы логических элементов 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ (рис. 6.2, 6.3); заданная в предварительном задании логическая функция и реализующая ее комбинационная схема; структурная схема сумматора (рис. 6.5); заданные числа А и В в двоичном коде и результат суммирования (табл. 6.4); результаты эксперимента в виде таблиц; краткие выводы по сопоставлению результатов эксперимента с предварительным заданием.
Контрольные вопросы
1. Каковы назначение и область применения логических элементов?
2. Назовите основные логические операции.
3. Что представляют собой потенциальные логические ИМС?
4. Как работают логические элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ (рис. 6.2 и 6.3)?
5. Что такое сумматор?
6. Как происходит сложение в четырехразрядном сумматоре?
Лабораторная работа 7
ТРИГГЕРЫ НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ
Цель работы: изучение схем и функциональных возможностей основных типов триггеров на логических элементах и экспериментальное исследование триггеров и схем управления.
Общие сведения
Триггерами называют электронные устройства, обладающие двумя состояниями устойчивого равновесия и способные под воздействием управляющего сигнала переходить скачком из одного состояния в другое. Каждому состоянию триггера соответствует определенный (высокий или низкий) уровень выходного напряжения, который может сохраняться как угодно долго. Поэтому триггеры относят к цифровым автоматам с памятью. В настоящее время большинство триггеров выполняется на основе логических элементов в виде интегральных микросхем (ИМС). Они применяются как переключающие элементы самостоятельно или входят в состав более сложных цифровых устройств, таких как счетчики, делители частоты, регистры и др.
Как правило, триггер имеет два выхода: прямой и инверсный, сигналы на которых противоположны по уровню. Если на прямом выходе высокий уровень (1), то на инверсном – низкий (0). По способу управления триггеры делятся на асинхронные, состояние которых может меняться в любой момент времени с приходом управляющего или информационного сигнала, и синхронизируемые, которые срабатывают только при подаче разрешающего или синхронизирующего сигнала. В соответствии с этим различают информационные и синхронизирующие входы триггера. Их принято обозначать следующим образом:
S – вход установки триггера в состояние с высоким уровнем напряжения на выходе ( = 1);
R – вход установки триггера в состояние с низким уровнем напряжения на выходе ( = 0);
D – информационный вход (триггер устанавливается в состояние с уровнем напряжения на выходе, соответствующим уровню на входе D);
С – вход синхронизации;
Т – счетный вход, сигнал на этом входе переводит триггер в новое состояние;
J – вход установки JK-триггера в состояние = 1;
К – вход установки JK-триггера в состояние = 0;
Наибольшее распространение получили RS-, Т-, D- и JK-триг-геры.
Асинхронный RS-триггер можно построить на двух ЛЭ
2ИЛИ-НЕ.
Схема и условное обозначение RS-триггера показаны на рис. 7.1, а, б; таблица истинности – табл. 7.1.
Таблица 7.1
|
R |
S |
Q t |
Q t+1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
Q t =Q t+1 |
|
|
1 |
1 |
н. о. |
Пусть в исходном состоянии до прихода информационного импульса на выходе триггера был низкий уровень напряжения (= 0, = 1). Подача высокого уровня на R-вход состояние триггера не изменит (R = 1, Q t+1 = 0), так как верхний элемент 2ИЛИ-НЕ уже имеет на нижнем входе высокий уровень ( = 1).
Для перевода триггера в состояние Q t+1 = 1 надо подать управляющий сигнал на вход S. Тогда = 0, этот сигнал попадает на вход верхнего элемента и так как на обоих его входах низкий уровень, на выходе Q = 1. Этот сигнал попадает на вход нижнего элемента и удерживает его в состоянии = 0. Таким образом, RS-триггер переключается при поочередной подаче сигналов высокого уровня (1) на S- и R-входы. При S = 0 и R = 0 состояние триггера
не меняется, а комбинация S = 1 и R = 1 запрещена, так как после этой команды состояние его неопределенно.
Тактируемый D-триггер имеет информационный вход D и синхровход С. Его можно построить на основе RS-триггера, добавив схему управления из двух ЛЭ 2И-НЕ (рис. 7.2, а). Условное обозначение приведено на рис. 7.2, б; таблица истинности – табл. 7.2.
Таблица 7.2
|
D |
C |
Q t |
Q t+1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
На вход С подаются синхроимпульсы (С = 1) от специального генератора импульсов. Они поступают на оба ЛЭ 2И-НЕ и готовят срабатывание схемы управления. Если синхроимпульсы отсутствуют, схема пассивна при любом сигнале на входе D, так как на выходах ЛЭ 2И-НЕ удерживаются высокие уровни напряжения (1) и триггер сохранит предыдущее состояние.
Пусть в момент прихода синхроимпульса D = 0, тогда на вход попадает сигнал 1, а на вход – 0. Триггер переходит в состояние = 0. Он сохранит это состояние до следующего синхроимпульса, даже если на входе D появится высокий уровень (D = 1).Только при D = 1 и С = 1 окажется = 0, = 1 и триггер примет состояние
= 1. Это состояние опять задержится на один такт. Поэтому
D-триггеры называют триггерами задержки.
Счетный Т-триггер имеет один управляющий вход Т. Его условное обозначение показано на рис. 7.3, а; временные диаграммы состояний на рис. 7.3, б.
Смена состояний триггера происходит всякий раз, когда меняется управляющий сигнал. Т-триггеры одного типа реагируют на фронт импульса, т.е. на перепад 0-1, другие – на срез (перепад 1-0). В любом случае частота выходных импульсов в 2 раза ниже частоты входных. Поэтому Т-триггеры используются как делители частоты на 2 или счетчики по модулю 2. В виде ИМС триггеры этого типа не выпускаются. Их можно легко создать на основе D- и JK-триггеров.
JK-триггеры относятся к универсальным, имеют информационные входы J и K и синхронизирующий вход С. Они используются при создании счетчиков, регистров и других устройств. При определенном переключении входов JK-триггеры могут работать как RS-триггеры, D- триггеры и Т-триггеры. Благодаря такой универсальности они имеются во всех сериях ИМС. Условное обозначение JK-триггера показано на рис. 7.4, а.
Асинхронная установка триггера в исходное состояние = 1 или = 0 осуществляется подачей сигналов = 0 или = 0. Эти команды выполняются при любых сигналах на других входах. В остальном JK-триггер работает, как синхронный, т.е. команды выполняются только при поступлении импульса на вход С. Наличие высокого уровня на J-входе (J = 1) переводит триггер в состояние = 1, а сигнал К = 1 соответствует = 0. При высоком уровне на обоих входах (J = К = 1) он работает как Т-триггер (рис. 7.4, б).
Предварительное задание к эксперименту
Составить схему RS- или D- триггера и начертить временную диаграмму ее работы для выходов или . Тип триггера и набор логических элементов или ИМС, которые надо использовать, приведены в табл. 7.3.
Таблица 7.3
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Тип триг-гера |
RS |
D |
RS |
D |
RS |
D |
RS |
D |
|
Тип ЛЭ или ИМС |
2И-НЕ |
2И-НЕ |
2ИЛИ-НЕ |
К155ТВ1 |
2И-НЕ |
2И-НЕ |
2ИЛИ-НЕ |
К155ТВ1 |
|
Выход |
Порядок выполнения эксперимента
1. Используя наборное поле, на элементах ИМС К155ЛА3 и К155ЛЕ1 собрать составленную в предварительном задании схему триггера. В качестве индикатора уровня Q использовать светодиод F.
2. Подавая на информационный вход триггера сигналы 0 и 1, проверить его работу. Заполнить таблицы истинности исследуемых триггеров.
Для D-триггера в качестве источника синхроимпульсов использовать гнезда «1» и «0» с переключателем.
3. На временной диаграмме пункта 1 предварительного задания пунктиром отметить уровни выходов и при разных наборах входных сигналов.
4. Исследовать работу JK-триггера на ИМС К155ТВ1 в режиме Т-триггера. Собрать цепь по схеме рис. 7.4, б. Подавая на Т-вход сигнал с клемм «0» – «1» (с переключателем), проследить изменение уровней. Начертить временную диаграмму.
5. Проверить работу Т-триггера в качестве делителя частоты импульсов. Для этого на вход Т подать сигнал от генератора импульсов. Включить осциллограф и просмотреть форму входных импульсов, зарисовать осциллограммы и определить частоту следования f1. Включить осциллограф на выход триггера и зарисовать осциллограмму выходного напряжения, определить частоту f2.
6. На выход Т-триггера включить еще один триггер. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения и определить частоту f3. Проверить соотношения f1 / f2 и f1 / f3. Сделать выводы о возможном использовании делителя частоты.
Содержание отчета
Цель работы; схема триггера, составленная по предварительному заданию, временные диаграммы, таблицы истинности; схема соединений входов JK-триггера для получения на его основе D-триггера и Т-триггера, временные диаграммы; осциллограммы импульсов генератора импульсов и выходные сигналы триггеров с указанием масштаба времени и напряжения.
Контрольные вопросы
1. Что такое триггер?
2. Для чего используются триггеры?
3. Чем отличается прямой и инверсный выходы триггера?
4. Как работают RS-триггеры? Начертите временную диаграмму и таблицу истинности.
5. Как работают D-триггеры?
6. Для чего применяют синхровход триггера?
7. Поясните принцип работы Т-триггера? Начертите временные диаграммы.
8. Начертите схему делителя частоты импульсов на 8.
34
Рис. 1.1
Т
В
СФФФ
Ст
u1
uн
u2
Rн
+
–
Рис. 1.2
Uпр
Iпр
Iпр max
Uобр.max
Iпр
Uпр
VD
а)
Cф
Rн
u2
u1
uв
iн
–
+
uн
Т
VD
Рис. 1.3
Uн.ср
3T/2
/2
T
u2
uн
iн
t
Uн max
Uобр max
uн iн
uв
б)
U2m
t
t
2T
+
Рис. 1.4
а)
u2
u1
Т
VD1 VD2
VD4 VD3
iн
Rн
i2
iв1
iв4
iв2
iв3
–
б)
uuв1,uв3
uн, iн
t
Uн.max
3Т/2
Т
Т/2
u2, i2
iв1, iв3
uв1, iв1
uв3, iв3
uн
t
Uн.ср
Iн ср
iн
t
u2
i2
+
Рис. 1.5
а)
iн
ua, a
ub, b
uc, c
u,
t2
U2m
Рисунок 1.5
t
Uc, c
0 t1 t3
Рисунок 1.5
m
uн = k – m, iн
, i
uн
t
Uc, c
0
Uc, c
Uн max
Uн ср
Iн ср
k
б)
uн
Т
C
A
B
b
c
U2
a
m
k
n
VD4
VD6
VD1
VD3
VD5
Rн
–
+
iн
VD2
a)
б)
t
iв1, iв3
uC = uн
0
u, i
Рис. 1.6
u2
u, i
uC = uн
0
u2
iв
t
t1 t2
t3 t4
Рис. 1.7
Cф
Rн
U
Lф
Т
Рис. 1.8
C
B1
VD6
VD4
VD2
VD3
VD5
VD1
PA
B2
B3
Rн
C
A
B
a
b
c
+
–
PV
U2
UР
ИОН
У
Uвх
Uвых
Uоп
U
Rн
Рис. 3.1
Р
VD
UКЭ1
VT2
U
Рис. 3.2
Uвх
Uоп
Rн
Uвых
+
–
+
–
IБ2
IК2
I1
IБ1
VT1
R1
R2
R3
R4
UКЭ1
Uвх
Uвых
U
t
0
Рис. 3.3
Рис. 5.1
VT1 VT2
Выход
VT3
10
VT5
R6
VT7
VT8
VT9
VT4 VT6
R1
R9
R10
R2
R7
R11
R12
R5
R4
R8
R3
12
9
7
2
3
1
5
+Eк
4
–Eк
Контрольн.
Uвх н
Uвх и
Рис. 5.2
I0
Рис. 5.3
Uвых, В
+Eк
–Eк
–Uвых max
+Uвх л
Неинвертирующий вход
Инвертирующий
вход
Uвх, мВ
–Uвх л
+Uвых max
Рис. 5.4
–
I
Рис. 5.5
–
Рис. 5.6
–
а)
Рис. 5.7
б)
–
–
Рис. 5.8
–
Рис. 5.9
R2
C
–
Рис. 5.10
Рис. 5.11
Рис. 6.1
а)
x1 x2 F
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1
F
x1
И
&
x2
F
x
НЕ
1
x F
0 1
1 0
F
x1
ИЛИ
1
x2
x1 x2 F
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1
б)
в)
F=x1 x2
x1
2И–НЕ
&
x2
а)
VD2
VD1
+E
Uвых.
Uвх.1
Uвх.2
I1
I2
R1
R2
VD3
VT2
в)
Uвх.1
б)
Uвх.2
R2
VT2
Uвых.
I1
I2
+E
R1
VT1
Рис. 6.2
Рис. 6.3
F=x1+x2
x1
2ИЛИ–НЕ
1
x2
VD1
Uвых.
Uвх.2
+E
R1
VT1
VD2
VT2
VT3
Uвх.1
R2
R3
x1
&
1
x2
x3
F
Рис. 6.4
Рис. 6.5
A
B
P
SM0
S0
S
P
A
B
P
SM1
S1
S
P
A
B
P
SM2
S2
S
P
A
B
P
SM3
S3
S
P
Рис. 7.1
а)
б)
R
S
Т
Q
S
R
Q
1
1
Рис. 7.2
а)
C
D
&
&
S
R
Т
Q
б)
D
C
Т
Q
а)
б)
Рис. 7.3
Q
T
T
T
t
Q
t
TT
T
б)
Рис. 7.4
а)
Q
TT
C
J
K
J
C
K
S
R
Q