Badanie układów całkujących i różniczkujących

(Instrukcja do ćwiczenia)

Temat: Badanie układów całkujących i różniczkujących.

Cel ćwiczenia: Poznanie własności niektórych czwórników, a w szczególności układów całkujących i różniczkujących .

Wiadomości teoretyczne

W przyrządach i przetwornikach pomiarowych (np. w generatorach przebiegów piłokształtnych - stosowanych w generatorach rozciągu liniowego, w woltomierzach cyfrowych) stosuje się układy wzmacniaczy operacyjnych zawierające w obwodzie sprzężenia zwrotnego układy całkujące i różniczkujące.

Stosowane oznaczenia:

Protokół pomiarowy

ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH NR 3 W BEŁCHATOWIE	PRACOWNIA ELEKTRYCZNA I ELEKTRONICZNA	ROK SZKOLNY: ……………………
1.…………………………….. (nazwisko i imię) 2…………………………….. (nazwisko i imię) 3……………………………... (nazwisko i imię) 4…………………………....... (nazwisko i imię)	Temat ćwiczenia: Badanie układów całkujących i różniczkujących.	Nr ćwiczenia: ………………………
		Klasa: Grupa: Zespół:	Data wykonania: ……………………

Przebieg ćwiczenia i schematy połączeń:

Układ całkujący RC

Do wykonania pomiarów są potrzebne następujące urządzenia:

• układ pomiarowy S3,

• generator funkcyjny (napięcie prostokątne),

• oscyloskop dwukanałowy.

Sl

Wykonać połączenia według schematu przedstawionego na rysunku. Do wejścia układu doprowadzić napięcie prostokątne o wartościach dodatnich U_eS = 3 V, częstotliwości f = 100 Hz i współczynniku

t_i = t_p.

Nastawy oscyloskopu dobrać tak,

aby na ekranie pojawił się obraz napięcia

prostokątnego u_e przedstawiony na

rysunku.

Cl

Zmierzyć oscyloskopem (kanał B) napięcie wyjściowe układu u_a i przerysować jego przebieg.

Korzystając z oscylogramu, określić wartości następujących wielkości:

U­_aS =………………..

t_i = t_p =……………..

T = …………………

f = …………………

Ol

Znając wartości znamionowe elementów układu całkującego, obliczyć wartość stałej czasowej całkowania τ obwodu.

τ =.....................=………………………=…………………………..

(wzór) (wartości) (wynik)

O2

Obliczyć wartość stosunku
.

= ......................................

O3

Obliczyć wartość częstotliwości napięcia prostokątnego, przy której t_i = 5τ.

t_i =5τ = …………………………..= …………………………….;

(wartości) (wynik)

f =
= …………………………..= ……………………………..

(wartości) (wynik)

C2

Do wejścia układu doprowadzić napięcie prostokątne o parametrach podanych w punkcie Cl. Częstotliwość napięcia ustawić zgodnie z obliczeniami wykonanymi w punkcie 03.

Zmierzyć oscyloskopem napięcia u_e, u_a i przerysować ich przebiegi.

Korzystając z utworzonego oscylogramu, określić wartości następujących wielkości:

U_aS = ……………………

t_i = t_p =…………………

T = ………………………

f = …………………….

O4

Obliczyć wartość stosunku
.

= …………………..

C3

Do wejścia układu doprowadzić napięcie prostokątne o wartości U_{e S} = 3 V i częstotliwości f = 7,5 kHz.

Zmierzyć oscyloskopem napięcia u_e,, u_a i przerysować ich przebiegi.

Korzystając z utworzonego oscylogramu, określić wartości następujących wielkości:

U_aS = ……………………

t_i = t_p =…………………

T = ………………………

f = …………………….

05

Obliczyć wartości następujących wielkości:

= ………………………

…………………………………………….

Pl

Który z podanych niżej warunków powinien być spełniony, aby napięcie wyjściowe układu całkującego było w przybliżeniu napięciem stałym?

>> 1
≈ 5
<< 1

O6

Obliczyć średnią wartość arytmetyczną U_{e arytm} i wartość skuteczną U_e prostokątnego napięcia wejściowego z punktów Cl, C2 i C3.

U_{e arytm} = ……………………= ………………………..= ……………….;

(wzór) (wartości) (wynik)

U_e­ =……………………= ………………………..= ……………….;

(wzór) (wartości) (wynik)

P2

Która z podanych niżej zależności jest prawdziwa:

Ue arytm >>
Ue arytm ≈
Ue arytm <<

Układ różniczkujący RC

Do wykonania pomiarów są potrzebne następujące urządzenia:

• 
  układ pomiarowy S3,

• generator funkcyjny (napięcie prostokątne),

• oscyloskop dwukanałowy.

Sl

Wykonać połączenia według schematu przedstawionego na rysunku. Do wejścia układu doprowadzić napięcie prostokątne o wartościach dodatnich U_eS­ = 3 V, częstotliwości f = 100 Hz i współczynniku t_i = t_p.

Nastawy oscyloskopu dobrać tak, aby na ekranie pojawił się obraz napięcia prostokątnego u_e przedstawiony na rysunku.

Cl

Zmierzyć oscyloskopem (kanał B) napięcie wyjściowe układu u_a i przerysować jego przebieg.

Korzystając z utworzonego oscylogramu, określić wartości następujących wielkości:

parametry napięcia wejściowego:

U_eS = ………………………….

t_i = t_p = …………………….

parametry napięcia wyjściowego:

U_{a min} = ………………………………

U_{a max} = ……………………………

U_{a SS} = ……………………………

Ol

Znając wartości znamionowe elementów układu różniczkującego, obliczyć wartość stałej czasowej τ obwodu.

τ =.....................=………………………=…………………………..

(wzór) (wartości) (wynik)

O2

Obliczyć wartość stosunku
.

= ………………………..

O3

Obliczyć wartość częstotliwości f napięcia prostokątnego, przy której t_i = 5τ.

t_i = 5τ = ...................... = ………………………….

(wartości) (wynik)

f =
=...................... = ………………………….

(wartości) (wynik)

C2

Do wejścia układu doprowadzić napięcie prostokątne o parametrach podanych w punkcie Cl.

Częstotliwość napięcia ustawić zgodnie z obliczeniami wykonanymi w punkcie 03.

Zmierzyć oscyloskopem napięcia u_e, u_a i przerysować ich przebiegi.

Korzystając z utworzonych oscylogramów, określić wartości następujących wielkości:

parametry napięcia wejściowego:

U­_aS =………………..

t_i = t_p =……………..

T = …………………

f = …………………

parametry napięcia wyjściowego:

U_{a min} = ………………………………

U_{a max} = ……………………………

U_{a SS} = ……………………………

O4

Obliczyć wartość stosunku
.

= ……………………………………………

C3

Do wejścia układu doprowadzić napięcie prostokątne o wartości U_e s = 3 V i częstotliwości f = 7,5 kHz.

Zmierzyć oscyloskopem napięcia u_e, u_a i przerysować ich przebiegi.

Korzystając z utworzonych oscylogramów, określić wartości następujących wielkości:

parametry napięcia wejściowego:

U­_aS =………………..

t_i = t_p =……………..

parametry napięcia wyjściowego:

U_{a min} = ………………………………

U_{a max} = ……………………………

U_{a SS} = ……………………………

O5

Obliczyć wartość stosunku
.

= ………………………………

Pl

Który z podanych niżej warunków powinien być spełniony, aby przebieg napięcia wyjściowego układu różniczkującego miał kształt impulsów?

>> 1
≈ 5
<< 1

S2

Rozłączyć punkty pomiarowe 16-22, a połączyć punkty 16-25.

C4

Do wejścia układu doprowadzić napięcie prostokątne, którego przebieg przedstawiono na rysunku.

Zmierzyć oscyloskopem napięcie wyjściowe u_a układu i przerysować jego przebieg.

Korzystając z utworzonych oscylogramów, określić wartości następujących wielkości:

U_{e min} = ……………………..

U_{e max} = ……………………..

parametry napięcia wejściowego:

U_{a min} = ……………………..

U_{a max} = ……………………..

U_SS = ……………………..

O6

Obliczyć arytmetyczne wartości średnie napięcia wejściowego i wyjściowego.

U_{e arytm} = …………………………………………………;

U_{a arytm} = ………………………………………………….

C5

Zwiększyć częstotliwość napięcia wejściowego najpierw do wartości 1 kHz, a potem do 10 kHz i obserwować przebieg czasowy napięcia wyjściowego u_a.

P2

Czy zmiana częstotliwości napięcia wejściowego powoduje zmianę napięcia wyjściowego (średniej wartości arytmetycznej) układu?

Tak

Nie

O7

Jaką wartość ma stała czasowa τ układu różniczkującego opisanego w punktach C4 i C5?

τ =.....................=………………………=…………………………..

(wzór) (wartości) (wynik)

P3

Jakie zastosowanie ma układ różniczkujący RC?

Odp....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych nr 3 w Bełchatowie 6

---