Исследование характеристик аналоговых компараторов напряжения
Определение понятия и основных характеристик аналоговых компараторов. Рассмотрение применения компараторов напряжения. Исследование работы однопорогового и гистерезисного компаратора. Расчет напряжения срабатывания и отпускания, погрешностей работы.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.05.2016 |
| Размер файла | 437,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Отчет по лабораторной работе
Исследование характеристик аналоговых компараторов напряжения
Выполнил
студент кафедры "Электрические станции
и автоматизация энергосистем" ЭлМФ:
Богданов А.В.
Принял Богданов А.В.
1. Общие сведения по лабораторной работе
1.1 Цель работы
* Ознакомление с характеристиками аналоговых компараторов напряжения;
* исследование работы однопорогового компаратора;
* исследование работы гистерезисного компаратора.
1.2 Объект исследования
Аналоговый компаратор
Компаратором называется устройство сравнения двух аналоговых сигналов, один из которых может быть задан как эталонный. При этом на выходе устройства формируются только два значения выходного сигнала: напряжение на выходе будет иметь высокий уровень UB, если разность между входными сигналами положительна и, наоборот, низкий уровень UН, если разностное напряжение отрицательно.
Эти условия записываются следующим образом:
Uвых=UB при Uвх1> Uвх2 или Д Uвх>0
Uвых=UН при Uвх1< Uвх2 или Д Uвх<0
В общем случае напряжение Uвых может отличаться как по величине, так и по знаку. На практике наибольшее распространение получили устройства, формирующие на выходе либо напряжения противоположной полярности при практически равных абсолютных значениях, либо напряжения одной полярности. Первый случай характерен для использования в качестве схемы сравнения операционного усилителя (ОУ), второй - при использовании специализированных интегральных схем. Во втором случае выходные напряжения компаратора согласованы по величине и полярности с сигналами, используемыми в цифровой технике.
Поэтому можно сказать, что входной сигнал компаратора носит аналоговый характер, а выходной - цифровой. Вследствие этого компараторы часто используются в качестве элементов связи между аналоговыми и цифровыми устройствами.
1.3 Элементная база
Операционный услитель КР140УД7
|
Схемы балансировки |
|
|
Назначение выводов КР140УД7: 1,2,7,8,13,14 - свободные; 3,9 - балансировка; 4 - вход инвертирующий; 5 - вход неинвертирующий; 6 - напряжение питания -Uп; 10 - выход; 11 - напряжение питания +Uп; 12 - коррекция; |
Электрические параметры
|
1 |
Напряжение питания |
15 В 10% |
|
|
2 |
Диапазон синфазных входных напряжений при Uп= 15 В |
12 В |
|
|
3 |
Максимальное выходное напряжение при Uп= 15 В, Uвх= 0,1 В, Rн = 2 кОм |
10,5 В |
|
|
4 |
Напряжение смещения нуля при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм К140УД7, КР140УД7, |
не более 9 мВ не более 6 мВ |
|
|
5 |
Входной ток при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм |
не более 400 нА |
|
|
6 |
Разность входных токов при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм |
не более 200 нА |
|
|
7 |
Ток потребления при Uп= 15 В, Rн = 2 кОм |
не более 3,5 мА |
|
|
8 |
Коэффициент усиления напряжения К140УД7, КР140УД7, |
не менее 30000 не менее 25000 |
|
|
9 |
Входное сопротивление |
не менее 400 кОм |
Предельно допустимые режимы эксплуатации
|
1 |
Напряжение питания |
(5...17) В |
|
|
2 |
Входное синфазное напряжение |
12 В |
|
|
3 |
Входное дифференциальное напряжение |
не более 24 В |
|
|
4 |
Время, в течении которого допустимо короткое замыкание выхода при T=-45...+35 ° C при T=+35...+85 ° C для КФ140УД7 при T=-10...+70 ° C |
не ограниченно 60 c 5 c |
Рекомендации по применению
Питание КФ140УД7 можно осуществлять ассиметричными напряжениями или от одного источника напряжения при условии:
10 В |Uп1|+|Uп2| 33 В.
При этом нагрузка подключается к "+" или "-" источника питания. Бескорпусную ИС К140УД7-4 следует приклеивать к подложке нерабочей стороной, также должен быть обеспечен такой отвод теплоты, чтобы температура кристалла состовляла не более 135°C.
1.4 Схемы
Рис. 1 схема однопорогового компаратора со смещенным порогом срабатывания
Рис. 2 однопороговая схема сравнения двух напряжений
Рис. 3 схема гистерезисного компаратора
Рис. 4 схема гистерезисного компаратора с цепью ПОС
Рис. 5 схема гистерезисного компаратора со смещенной характеристикой
Рис. 6 принципиальная электрическая схема для исследования характеристик однопорогового компаратора
Рис. 7 Принципиальная электрическая схема для исследования характеристик гистерезисного компаратора
2. Выполнение работы
2.1 Получение передаточной характеристики однопорогового компаратора
Для исследования характеристики однопорогового компаратора используется схема, изображенная на рис. 1.
Uвых= +7,58
Uвых= -7,83
Uвх= 0 ; Uпор=0, т.е.
Uвх= Uпор
Установленное значение порогового напряжения Uпор= -7 (по заданию)
Uвых= +7,7
Uвых= -7,9
Uвх= -6,9;
Погрешность:
|
Uпор, В |
Uвых, В |
Uвых, В |
Uвх, В |
,% |
|
|
-7 |
7,7 |
-7,9 |
-6,9 |
1,43 |
|
|
-6,5 |
7,7 |
-7,9 |
-6,48 |
0,31 |
|
|
-6 |
7,7 |
-7,9 |
-6 |
0,00 |
|
|
-5,5 |
7,7 |
-7,9 |
-5,5 |
0,00 |
|
|
-5 |
7,7 |
-7,9 |
-5,3 |
6,00 |
|
|
-4,5 |
7,7 |
-7,9 |
-4,4 |
2,22 |
|
|
-4 |
7,7 |
-7,9 |
-4,18 |
4,50 |
|
|
-3,5 |
7,7 |
-7,9 |
-3,4 |
2,86 |
|
|
-3 |
7,7 |
-7,9 |
-2,93 |
2,33 |
|
|
-2,5 |
7,7 |
-7,9 |
-2,4 |
4,00 |
|
|
-2 |
7,7 |
-7,9 |
-2 |
0,00 |
|
|
-1,5 |
7,7 |
-7,9 |
-1,5 |
0,00 |
|
|
-1 |
7,7 |
-7,9 |
-1 |
0,00 |
|
|
-0,5 |
7,7 |
-7,9 |
-0,42 |
16,00 |
|
|
0 |
7,58 |
-7,83 |
0 |
- |
|
|
0,5 |
7,7 |
-7,9 |
0,4 |
20,00 |
|
|
1 |
7,7 |
-7,9 |
1,1 |
10,00 |
2.2 Исследование работы однопорогового компаратора
Установленное значение Uпор=0. Форма сигнала синусоидальная.
|
Uпор, В |
Uвхпор, В |
|
|
0 |
0,5 |
|
|
-7 |
-6,8 |
|
|
-6,5 |
-5,8 |
|
|
-6 |
-5,2 |
|
|
-5,5 |
-5 |
|
|
-5 |
-4,7 |
|
|
-4,5 |
-4 |
|
|
-4 |
-3,3 |
|
|
-3,5 |
-3 |
|
|
-3 |
-2,2 |
|
|
-2,5 |
-1,8 |
|
|
-2 |
-1,3 |
|
|
-1,5 |
-0,8 |
|
|
-1 |
-0,3 |
|
|
-0,5 |
-0,1 |
|
|
0,5 |
1,1 |
|
|
1 |
1,8 |
2.3 Исследование работы однопорогового компаратора. Форма сигнала пилообразная
|
Uпор, В |
Uвхпор, В |
|
|
0 |
0 |
|
|
-7 |
- |
|
|
-6,5 |
-6,3 |
|
|
-6 |
-5,7 |
|
|
-5,5 |
-5,2 |
|
|
-5 |
-4,9 |
|
|
-4,5 |
-4,3 |
|
|
-4 |
-3,8 |
|
|
-3,5 |
-3,1 |
|
|
-3 |
-2,9 |
|
|
-2,5 |
-2,3 |
|
|
-2 |
-2 |
|
|
-1,5 |
-1,3 |
|
|
-1 |
-0,9 |
|
|
-0,5 |
-0,3 |
|
|
0,5 |
0,7 |
|
|
1 |
1,1 |
3. Получение передаточной характеристики гистерезисного компаратора
Для исследования характристик гистерезисного компаратора используется схема, изображенная на рис. 3.
аналоговый компаратор напряжение погрешность
|
Uсм, В |
U+вых, В |
U-вых, В |
Uсроп, В |
Uотоп,В |
Uг,В |
Uсррасч, В |
Uотрасч, В |
|||
|
-10 |
7,8 |
-7,9 |
-6,3 |
-7,5 |
1,2 |
-6,34 |
-7,53 |
0,55 |
0,40 |
|
|
-6 |
7,8 |
-7,9 |
-3,5 |
-4,7 |
1,2 |
-3,56 |
-4,76 |
1,78 |
1,24 |
|
|
-2 |
7,8 |
-7,9 |
-0,9 |
-2 |
1,1 |
-0,79 |
-1,99 |
13,65 |
0,64 |
|
|
0 |
7,8 |
-7,9 |
0,5 |
-0,5 |
0 |
0,59 |
-0,60 |
15,81 |
16,88 |
|
|
2 |
7,8 |
-7,9 |
0,9 |
2 |
1,1 |
1,06 |
1,76 |
17,77 |
12,1 |
|
|
6 |
7,8 |
-7,9 |
4,8 |
3,8 |
1 |
4,75 |
3,56 |
1,03 |
6,87 |
|
|
10 |
7,8 |
-7,9 |
7,7 |
6,5 |
1,2 |
7,52 |
6,33 |
2,35 |
2,73 |
4. Исследование работы гистерезисного компаратора
Исследование производится по схеме, изображенной на рис. 7.
Форма сигнала синусоидальная
|
U cм, В |
U cр, В |
Uот,В |
|
|
-10 |
- |
- |
|
|
-6 |
-3,5 |
-5,2 |
|
|
-2 |
-0,5 |
-2,6 |
|
|
0 |
0,25 |
0 |
|
|
2 |
2,3 |
0,8 |
|
|
6 |
4,9 |
3,5 |
|
|
10 |
- |
- |
Форма сигнала - пилообразная
|
U cм, В |
U cр, В |
Uот,В |
|
|
-10 |
- |
- |
|
|
-6 |
-3,2 |
0,38 |
|
|
-2 |
-0,3 |
0,32 |
|
|
0 |
0,5 |
0,22 |
|
|
2 |
2 |
0,33 |
|
|
6 |
4,7 |
0,41 |
|
|
10 |
- |
- |
Вывод
Для однопорогового компаратора были построены передаточные характеристики при различных пороговых напряжениях. Посчитаны погрешности в определении порогового напряжения, они составляют в среднем по всем измерениям 10 %.
Также была исследована работа однопорогового компаратора при различных формах входного сигнала: синусоидальная, прямоугольная, пилообразная. Графическим способом были определены пороговое значение входного напряжения Uвх.пор
Для гистерезисного компаратора получены передаточные характеристики при разных значениях напряжения смещения.
Также были посчитаны напряжения срабатывания и отпускания при Uсм=0, эти значения сравнили с экспериментальными данными, получили погрешности:
%
%
Видим, что погрешности не велики, обусловлены неточностью графического метода.
Величина гистерезиса (Uг - напряжение гистерезиса) почти одинакова для всех значений
U cм
Также была исследована работа гистерезисного компаратора при различных формах входного сигнала: синусоидальная, прямоугольная, пилообразная - графическим способом были определены напряжения срабатывания и отпускания
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Повышение устойчивости питающего напряжения посредством применения специальных стабилизаторов напряжения. Изучение принципа действия параметрических и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения, определение и расчет их основных параметров.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 12.05.2016Экспериментальное исследование распределения напряжения и тока вдоль однородной линии при различных режимах работы. Расчет зависимости действующих значений напряжения в линии от координаты для каждого режима. Графики расчетных функций напряжения.
лабораторная работа [771,3 K], добавлен 19.04.2015Схема компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах. Определение коэффициентов пульсации, фильтрации и стабилизации. Построение зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки. График напряжения на входе и выходе стабилитрона.
лабораторная работа [542,2 K], добавлен 11.01.2015Исследование вольтамперных характеристик диодов, снятие характеристик при различных значениях напряжения. Аппроксимация графиков вольтамперных характеристик диодов, функции первой и второй степени, экспоненты. Исходный код программы и полученные данные.
лабораторная работа [1,6 M], добавлен 24.07.2012Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.
лабораторная работа [76,2 K], добавлен 12.01.2010Переменное и импульсное напряжения. Измерения напряжения на изоляторах и контроля их состояния. Распределение напряжения по элементам исправной гирлянды, по элементам гирлянды с поврежденными изоляторами, по элементам исправной гирлянды с экраном.
лабораторная работа [382,9 K], добавлен 27.01.2009Определение номинальных токов и фазного напряжения в обмотках трехфазного трансформатора. Построение графиков зависимости КПД и напряжения от коэффициента загрузки. Электромагнитная схема асинхронного двигателя, вычисление его рабочих характеристик.
контрольная работа [393,8 K], добавлен 13.05.2013Длительность провала напряжения. Роль провалов напряжения для улучшения качественных характеристик сети. Оценка коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности. Повышение коэффициента мощности электрической тяги переменного тока.
контрольная работа [215,0 K], добавлен 18.05.2012Рассмотрение разных вариантов схем источника опорного напряжения, равного ширине запрещённой зоны. Выбор конструкции, расчёт реакции на изменение температуры и напряжения питания. Изучение основ измерения параметров устройств при технологическом уходе.
диссертация [2,2 M], добавлен 07.09.2015Определение времени нарастания входного импульса и передаточных свойств делителя методом частотных характеристик. Конструктивное исполнение омического делителя напряжения. Расчет переходной характеристики делителя, подключение его к осциллографу.
курсовая работа [260,4 K], добавлен 04.06.2011Коэффициент несинусоидальности напряжения питающей сети для вентильных преобразователей. Определение коэффициента несимметрии. Расчёт дополнительных потерь и снижения сроков службы электрооборудования при несинусоидальности и несимметрии напряжения.
курсовая работа [744,9 K], добавлен 16.12.2014Пункт автоматического регулирования напряжения ПАРН типа ВДТ/VR-32, его назначение и область применения. Схема электроснабжения без использования и с использованием ПАРН. Расчет мощности в точке ответвления куста №1. Потери напряжения на участке лини.
контрольная работа [3,4 M], добавлен 16.01.2015Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения, диаграммы работы преобразователя. Выбор выпрямительных диодов, трансформатора, транзистора, выпрямителя и элементов узла управления. Расчет демпфирующей цепи и КПД.
курсовая работа [392,9 K], добавлен 18.02.2010Расчет параметров схемы замещения. Расчет нагрузок на участках. Отклонение напряжения на источнике. Доза Фликера на кратковременном интервале. Определение коэффициента несинусоидальности напряжения, когда БК включена. Перегрузка токами высших гармоник.
контрольная работа [284,5 K], добавлен 29.01.2011Разложение периодической функции входного напряжения в ряд Фурье. Расчет гармонических составляющих токов при действии на входе цепи напряжения из 10 составляющих. Построение графика изменения входного напряжения и тока в течение одного периода в 1 ветви.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.04.2014Выбор напряжения питающей линии предприятия, схема внешнего электроснабжения и приемной подстанции; определение мощностей трансформаторов по суточному графику нагрузки, проверка их работы с перегрузкой. Расчет экономического режима работы трансформатора.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.12.2010Рассмотрение создания коммутатора переменного напряжения, функциональным назначением которого является преобразование переменного напряжения с постоянной частотой и амплитудой в регулируемое по амплитуде переменное напряжение с неизменяемой частотой.
курсовая работа [418,9 K], добавлен 01.06.2012Выбор структурной схемы системы электропитания, марки кабеля и расчет параметров кабельной сети. Определение минимального и максимального напряжения на входе ИСН. Расчет силового ключа, схемы управления, устройства питания. Источник опорного напряжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2011Изучение принципа работы универсального электронно-лучевого осциллографа. Получение и графическое изображение амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик делителя напряжения. Проведение градуировки генератора по частоте. Наблюдение фигур Лиссажа.
лабораторная работа [1,9 M], добавлен 13.11.2010Определение электрических величин. Фазные напряжения и токи. Выбор главной и продольной изоляции. Определение основных размеров трансформатора. Выбор конструкции обмоток. Расчет обмотки низшего и высшего напряжения, параметров короткого замыкания.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 12.06.2015
