Материал: Лаб работы (методичка)
жение генератора Uг. На графике 9.1 нарисуйте осциллограммы входного и выходного сигналов.
Измерьте с помощью вольтметров напряжения на входе усилителя Uвх и на его выходе Uвых и рассчитайте величину коэффициента усиления
KU = Uвых / Uвх.
Установите резистор R2 = 10 кОм, убедитесь в отсутствии нелинейных искажений выходного сигнала и определите соответствующеезначение KU.
Полагая ОУ идеальным, рассчитайте для обоих резисторов R2 значе-
ния коэффициента усиления по формуле KU = R2 / R1 и сопоставьте их с экспериментальными значениями.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ
Соберите схему, приведенную на рис. 9.2, установив резистор
R2 = 1 кОм и подключив входы и выход ОУ к соответствующим точкам схемы. Соедините перемычками точку А со входом схемы, а точку В – с ее выходом.
Рис. 9.2
Получите на экране осциллографа устойчивую осциллограмму выходного сигнала, установите его амплитуду примерно равной амплитуде входного сигнала и убедитесь в отсутствии нелинейных искажений (ограничения) выходного сигнала. При появлении искажений уменьшите
напряжение генератора Uг. На графике 9.2 нарисуйте осциллограммы входного и выходного сигналов.
Измерьте с помощью вольтметров напряжения на входе усилителя Uвх и на его выходе Uвых и рассчитайте величину коэффициента усиления
KU = Uвых / Uвх.
Установите резистор R2 = 10 кОм, убедитесь в отсутствии нелинейных искажений выходного сигнала и определите соответствующеезначение KU.
Полагая ОУ идеальным, рассчитайте для обоих резисторов R2 значе-
ния коэффициента усиления по формуле KU = 1 + (R2 / R1) и сопоставьте их с экспериментальными значениями.
36
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО ДИФФЕРЕНЦИАТОРА
Переключите генератор низкой частоты в импульсный режим и выключите вольтметры (в импульсном режиме они не могут использоваться, поэтому для измерения напряжения необходимо использовать осциллограф). Соберите схему, приведенную на рис. 9.3, подключив входы и выход ОУ к соответствующим точкам схемы. Соедините перемычками точку А со входом схемы, а точку В – с ее выходом.
Рис. 9.3
Получите на экране устойчивые осциллограммы входного и выходного сигналов. С помощью осциллографа установите размах импульсов входного
сигнала Uвх = Uг = 100 мВ и убедитесь в отсутствии ограничения импульсов
выходного сигнала. Переключите генератор на частоту fг = 250 Гц и на графике 9.3 нарисуйте осциллограммы входного и выходного сигналов.
Используя полученные осциллограммы, напишите формулу, связывающую Uвых с Uвх.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО ИНТЕГРАТОРА
Соберите схему, приведенную на рис. 9.4, подключив входы и выход ОУ к соответствующим точкам схемы. Соедините перемычками точку А со входом схемы, а точку В – с ее выходом.
Рис. 9.4
Получите на экране осциллографа устойчивые осциллограммы входного и выходного сигналов. С помощью осциллографа установите размах им-
37
пульсов входного сигнала Uвх = Uг = 1 В и убедитесь в отсутствии ограниче-
ния выходного сигнала. Переключите генератор на частоту fг = 25 кГц и на графике 9.4 нарисуйте осциллограммы входного и выходного сигналов.
Используя полученные осциллограммы, напишите формулу, связывающую Uвых с Uвх.
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА РЕЛАКСАЦИОННЫХ КОЛЕБАНИЙ
Поскольку исследуемое устройство является автогенератором, отключите от точки А и выключите генератор низкой частоты. Соберите схе-
му, приведенную на рис. 9.5, установив конденсатор С1 = 15 нФ и резистор
R1 = 1 кОм и подключив входы и выход ОУ к соответствующим точкам схемы. Соедините перемычками точку А с точкой С, а точку В – с выходом схемы.
Рис. 9.5
Получите на экране осциллографа устойчивые осциллограммы сигналов и нарисуйте их на графике 9.5. Соедините точку В с точкой D и, соблюдая фазировку сигналов, на том же рисунке нарисуйте осциллограмму сигнала в точке D.
Спомощью осциллографа определите период генерируемого сигнала
Ти рассчитайте его частоту f.
Установите резистор R1 = 3,3 кОм и определите соответствующее значение частоты f.
Установите обратно резистор R1 = 1 кОм и установите конденсатор С1 = 47 нФ и определите новое значение частоты f.
Оцените влияние значений резистора R1 и конденсатора С1 на частоту генерируемого колебания.
38
Лабораторная работа 10
ИССЛЕДОВАНИЕ БАЗОВОГО ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНОЙ ЛОГИКИ
Цель работы
1.Освоить методику экспериментального исследования цифровых интегральных схем.
2.Исследовать основные характеристики и параметры базового логического элемента транзисторно-транзисторной логики.
Подготовка к выполнению работы
1.Изучите раздел курса, посвященный базовому логическому элементу транзисторно-транзисторной логики, ознакомьтесь с его основными характеристиками и параметрами [3, п. 7.3.3].
2.Изучите порядок выполнения работы и подготовьте протокол для
еевыполнения.
Порядок выполнения работы
1.ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
ВСТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
Ознакомьтесь с приведенной на рис. 10.1 нумерацией выводов исследуемой в работе логической интегральной схемы. В корпусе интегральной схемы собраны четыре базовых логических элемента (ЛЭ) транзисторнотранзисторной логики (ТТЛ). Каждый ЛЭ имеет два входа и один выход и выполняет логическую функцию 2И-НЕ. Питание микросхемы осуществ-
ляется напряжением Uп = + 5 В, которое подается на 14-й вывод (7-й вывод заземляется). При этом питание подается на все четыре ЛЭ.
Рис. 10.1
39
Выберите для исследования один из ЛЭ и соберите приведенную на рис. 10.2 схему при холостом ходе на выходе (Rн =∞). Включите источник питания E4 и убедитесь в отсутствии его перегрузки.
Рис. 10.2
1.1. Исследование передаточной и входной характеристик ЛЭ
Увеличивая с помощью источника питания E1 входное напряжение Uвх в диапазоне от 0 до 5 В, снимите зависимости выходного напряжения
Uвых от Uвх (передаточную характеристику) и входного тока Iвх от Uвх (входную характеристику ЛЭ). Значения измеряемых величин записывайте в табл. 10.1 и одновременно наносите точки на график 10.1. При этом особое внимание обратите на крутые участки характеристик.
Таблица 10.1
Uвх В
Iвх мА
Uвых В
1.2.Определение средней мощности, потребляемой ЛЭ
Спомощью источника питания E1 установите последовательно входное напряжение равным паспортным значениям логических нуля и
единицы U 0 = 0,4 В; U 1 = 2,4 В и определите значения тока, потребляемого
ЛЭ, соответственно при логических единице Iп1 и нуле Iп0 на выходе. Рассчитайте среднюю мощность, потребляемую ЛЭ, от источника
питания Рп ср= 0,5 (Рп1+ Рп0), где Рп1 и Рп0 – соответственно мощность, потребляемая ЛЭ, при логической единице и логическом нуле на выходе.
Сравните полученную величину Рп ср с паспортным значением.
40