Badanie układów z komparatorem analogowym LM 311

Badanie układów z komparatorem analogowym LM 311
1. Badanie komparatora bez sprzężenia zwrotnego
•
•
•
Połączyć układ komparatora z wyjściem emiterowym wg schematu z rys. 1.
Dokładnie zmierzyć napięcie odniesienia: 5 V.
Zwiększając napięcie wejściowe od 0 do 10V (UWAGA! Nie wolno przekraczać
napięcia zasilającego 15 V, aby nie uszkodzić komparatora) zmierzyć wejściowe
napięcie przełączające Up1, w chwili zmiany stanu wyjściowego komparatora ze stanu
wysokiego na niski.
• Zmierzyć napięcie wyjściowe komparatora w stanie niskim (U2min)• Zmniejszając napięcie wejściowe od 10 V do 0, zmierzyć napięcie przełączające Up2 w
chwili zmiany stanu wyjściowego komparatora ze stanu niskiego na wysoki.
• Zmierzyć napięcie wyjściowe komparatora w stanie wysokim (U2max)
Rysunek 1
Połączyć układ komparatora z wyjściem kolektorowym wg schematu z rys. 2.
Rysunek 2
Wykonać analogiczne pomiary jak dla poprzedniego układu.
Dołączyć oscyloskop do wyjścia układu, ustawić równe napięcia na obu wejściach
komparatora. Zwrócić uwagę na wielokrotne zmiany stanu wyjściowego komparatora,
wyjaśnić przyczynę tego zjawiska.
Na wejście komparatora, w miejsce zasilacza regulowanego, podłączyć generator.
Ustawić sygnał sinusoidalny (amplituda = IV, OFFSET = 5V, częstotliwość = 1 kHz).
Zmierzyć charakterystykę przejściową. Podać na wejście X oscyloskopu sygnał z
generatora oraz przestawić oscyloskop w tryb pracy X-Y.
2. Badanie komparatora ze sprzężeniem zwrotnym (z pętlą histerezy)
• Połączyć układ komparatora wg schematu z rys. 3.
Rysunek 3
•
Wartości rezystorów R2 i R3 obliczyć w celu uzyskania pętli histerezy o szerokości:
500 mV, 1 V, 1,5 V, 2 V, 2,5 V lub 3 V (osoba prowadząca zajęcia wskaże każdej
grupie odpowiednią wartość).
• Zmierzyć napięcia przełączające oraz wyjściowe analogicznie w poprzednich układach.
• Na wejście komparatora, w miejsce zasilacza regulowanego, podłączyć generator.
Ustawić sygnał sinusoidalny (amplituda = 4V, OFFSET = 5V, częstotliwość = 1 kHz).
• Zmierzyć charakterystykę przejściową. Podać na wejście X oscyloskopu sygnał z
generatora oraz przestawić oscyloskop w tryb pracy X-Y.
3. Zastosowanie komparatora - prosty sygnalizator zmiany oświetlenia
•
Zaprojektować układ sygnalizatora zmiany oświetlania wg schematu z rys. 4.
•
Układ powinien reagować na zmniejszenie oświetlenia zapaleniem diody LED.
Rysunek 4
Wskazówki.
• Zmierzyć rezystancję fotorezystora w stanie oświetlonym oraz w stanie zaciemnionym.
• Z jednej gałęzi mostka (R1 i R2 lub R3 i R4) zbudować dzielnik napięcia, dzielący napięcie
zasilające na pół.
•
Z drugiej gałęzi mostka zbudować dzielnik napięcia złożony z fotorezystora oraz
rezystora, którego wartość dobrać w zależności od zmian rezystancji fotorezystora,
powodowanej zmianą oświetlenia.
• Zasilając układ innym napięciem niż 5 V odpowiednio dobrać wartość rezystora R5.
W jaki sposób można zmieniać czułość układu?
4. Zastosowanie komparatora - generator sygnału prostokątnego
•
Zaprojektować układ multiwibratora astabilnego wg schematu z rys, 5.
•
Wartości rezystancji i pojemności dobrać tak, aby uzyskać częstotliwość generowanego
sygnału 10 kHz, 20 kHz, 40 kHz, 60 kHz, 80 kHz lub 100 kHz (osoba prowadząca zajęcia
wskaże każdej grupie odpowiednią wartość).
Rysunek 5
Okres generowanego sygnału można wyliczyć z przybliżonej zależności:
Wskazówki.
•
•
Dobierając rezystory: R3 = 2xR1, można skorzystać z zależności:
T = 0,811xRC
Pojemność C dobierać zależnie od podanej częstotliwości: dla wyższych częstotliwości
dobierać mniejsze wartości pojemności.