Лабораторная работа № 8 исследование цифровых схем

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

В состав лабораторного стенда входят: • базовый лабораторный стенд.

97

• лабораторный модуль Lab7A для исследования характеристик ана­логовых компараторов напряжения.

Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word. Установите лабораторный модуль Lab7A на макетную плату лабора­торной станции NI ELVIS. Внешний вид модуля показан на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Внешний вид модуля Lab7A для исследования характеристик аналоговых компараторов напряжения

Загрузите и запустите программу Lab-7.vi.

После ознакомления с целью работы нажмите кнопку «Начать ра­боту». На экране появится изображение ВП, необходимого для выполне­ния задания 1 (рис. 7.10)

Задание 1. Получение передаточной характеристики однопорогового компаратора

Для исследования характеристик однопорогового компаратора ис­пользуется схема, изображенная на рис.7.11.

4.1.1. С помощью элементов управления ВП установите диапазон изменения входного сигнала (рекомендуемые значения U_ex,_min=-10B, U_ex._max=10B) и пределы изменения выходного сигнала (рекомендуемые значения и_вых.min=-10В, U_eblx._max=10B).

4.1.2. С помощью ползункового регулятора установите порог сраба­тывания компаратора U_nop = 0 В. Нажмите кнопку «Измерение». На гра­фическом индикаторе ВП появится изображение передаточной характери­стики компаратора. Скопируйте полученный график на страницу отчета.

4.1.3. Определите по передаточной характеристике значения поло­жительного U_eblx и отрицательного U_eblx выходных напряжений компарато­ра. Для этого используйте горизонтальную визирную линию, перемещае­мую с помощью ползункового регулятора «Y». Результаты запишите в от­чет.

Рис. 7.10. Лицевая панель ВП при выполнении задания 1

Рис. 7.11. Принципиальная электрическая схема для исследования характеристик однопорогового компаратора

4.1.4.. Определите величину входного сигнала U_ex, при котором про­исходит переключение компаратора. Для этого используйте вертикальную визирную линию, перемещаемую с помощью ползункового регулятора «X». Для повышения точности результата следует установить удобный для наблюдения передаточной характеристики диапазон изменения входного сигнала (U_ez.min, U_ex.max) и повторно нажать кнопку «Измерение». Результат запишите в отчет. Сравните полученное значение с установленным поро-

99

гом срабатывания компаратора U_поp.

4.1.5. Повторите пп. 4.1.2 - 4.1.4, установив значения порога сраба­тывания -2,5 В и +1,7В.

4.1.6. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 2», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 2 (рис. 7.12).

Рис. 7.12. Лицевая панель ВП при выполнении задания 2

Задание 2. Исследование работы однопорогового компаратора.

4.2.1. С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала - синусоидальная, частота сигнала - 200 Гц, амплитуда входного сигнала 1,0 В.

4.2.2. С помощью ползункового регулятора установите порог сраба­тывания компаратора U_nop=0 В. На графическом индикаторе появится изо­бражение входного и выходного сигналов компаратора.

4.2.3. Скопируйте изображение входного сигналов и выходного сиг­нала компаратора в отчет.

Используя изображение входного сигнала на графическом индикато­ре ВП, определите с помощью горизонтальной визирной линии ВП поро­говое значение входного напряжения U_BХ.ПОР- Результат запишите в отчет.

4.2.4. Повторите пп. 4.2.2 - 4.2.3, установив значения порога сраба­тывания -5,0В и +5,0В.

4.2.5. Повторите исследование работы однопорогового компаратора при других формах входного сигнала (треугольная, прямоугольная, пило­образная).

100

4.2.6. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 3», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 3 (рис. 7.13).

Рис. 7.13. Лицевая панель ВП при выполнении задания 3

Задание 3. Получение передаточной характеристики гистерезисного компаратора

Для исследования характеристик гистерезисного компаратора ис­пользуется схема, изображенная на рис.7.14.

4.3.1. С помощью элементов управления ВП установите диапазон изменения входного сигнала (рекомендуемые значения U_eх:min„^:=- 10B, U_ex.max⁼10B) и пределы изменения выходного сигнала (рекомендуемые значения U_eblx._min=-10B, U_eblx,_max=10B).

4.3.2. С помощью ползункового регулятора установите напряжение ис­точника смещения передаточной характеристики U_cм = 0 В. Нажмите кнопку «Измерение». На графическом индикаторе ВП появится изображение переда­точной характеристики компаратора. В отличие от однопорогового компара­тора гистерезисный имеет два уровня переключения: напряжение срабатыва­ния при монотонном увеличении входного сигнала (U_ср) и напряжение отпус­кания при монотонном уменьшении входного сигнала (U_om). Скопируйте изо­бражение передаточной характеристики в отчет.

4.3.3. Определите по передаточной характеристике значения поло­жительного U_eblx⁺ и отрицательного U_eblx~ выходных напряжений компара­тора, а также уровни переключения компаратора U_cp и U_om. Результаты за­пишите в отчет.

Вычислите напряжения срабатывания и отпускания компаратора по следующим формулам:

Сравните вычисленные значения с экспериментальными данными.

Рис. 7.14. Принципиальная электрическая схема для исследования характеристик гистерезисного компаратора

4.3.4. Повторите пп. 4.3.2 - 4.3.3, установив значения напряжения смещения -10 В,-5В, 5Вп +10 В. Определите, на какую величину проис­ходит при этом смещение уровней срабатывания компаратора и изменяет­ся ли величина гистерезиса.

4.3.5. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 4», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 4 (рис. 7.15).

Задание 4. Исследование работы гистерезисного компаратора

АЛЛ. С помощью элементов управления ВП установите следующий режим измерения: форма сигнала - синусоидальная, частота сигнала - 200 Гц, амплитуда входного сигнала 1,0 В.

4.4.2. С помощью ползункового регулятора установите напряжение источника смещения передаточной характеристики U_CM = 0 В. На графиче­ском индикаторе появится изображение входного и выходного сигналов компаратора.

102

Скопируйте изображение входного сигналов и выходного сигнала компаратора в отчет.

Рис. 7.15. Лицевая панель ВП при выполнении задания 4

4.4.3. Используя изображение входного сигнала на графическом ин­дикаторе ВП, определите с помощью горизонтальной визирной линии ВП напряжения срабатывания U_cp и отпускания U_om компаратора Результаты запишите в отчет.

4.4.4. Повторите пп. 4.4.2 - 4.4.3, установив напряжение источника смещения передаточной характеристики -5,0В и +5,0В.

4.4.5. Повторите исследование работы однопорогового компаратора при других формах входного сигнала {треугольная, прямоугольная, пило­образная).

4.4.6. Выключите ВП, для чего нажмите на панели ВП кнопку «За­вершение работы».

• Чем схема компаратора отличается от схемы усилителя?

• Какие выходные напряжения могут формироваться на выходе ком­паратора?

• Что такое компараторный режим работы ОУ?

• Чем объясняется ошибка схемы сравнения, и каким образом ее мож­но уменьшить в однопороговом компараторе.

• Какую передаточную характеристику имеет гистерезисный компара-тор?

• Как можно изменить порог срабатывания однопорогового компара-

103

тора?

• Как задается смещение передаточной характеристики в гистерезис-ных компараторах?

• Какими преимуществами обладает гистерезисный компаратор по сравнению с однопороговым?

• Насколько точно определены в работе параметры аналоговых ком­параторов? От чего может зависеть качество полученных результа­тов?

Дата добавления: 2015-05-06