Изучение работы аналоговых устройств на основе стенда ASLKPRO

Московский государственный технический университет 

имени Н.Э. Баумана 

В.В. Глазков 

 
 

Изучение работы аналоговых устройств  

на основе стенда ASLKPRO 

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ  

по дисциплине «Технология и схемотехника средств  

управления в технических системах» 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

УДК 621.382 
ББК 32.973.1 
        Г52 

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/173/book1370.html 

Факультет «Специальное машиностроение» 
Кафедра «Автономные информационные и управляющие системы» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний 

Рецензент  
канд. техн. наук, доцент В.В. Вельтищев 
 

Глазков, В. В. 
 Изучение работы аналоговых устройств на основе стенда 
ASLKPRO : методические указания / В.В. Глазков. — Москва : 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. — 59, [5] с. : ил. 

ISBN 978-5-7038-4276-8 
 
Издание содержит методические указания к лабораторным 
работам, целью которых является изучение работы аналоговых 
устройств, реализованных на основе операционных усилителей и 
аналоговых умножителей. Описано использование программного 
обеспечения USB-осциллографа, применяемого в лабораторных 
работах. Даны примеры реальных аналоговых схем, собранных на 
основе элементов стенда ASLKPRO.  
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по 
специальности «Управление в технических системах». 

УДК 621.382 
ББК 32.973.1 

 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 
 
 Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4276-8                                             МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 

Г52 

Предисловие 

Методические указания предназначены в помощь студентам, 
выполняющим лабораторные работы по дисциплине «Технология 
и схемотехника средств управления в технических системах»  
самостоятельно или под руководством преподавателя. 
Несмотря на широкое применение в современных технических системах цифровых средств обработки сигналов, аналоговые 
схемы остаются востребованными, так как они либо являются 
входными и выходными элементами комбинированной аналогоцифровой системы, либо в некоторых случаях позволяют решить 
задачу с меньшими аппаратными затратами. В связи с этим важно, чтобы разработчик электронных систем не только обладал 
знаниями в области цифровых систем, но и умел рассчитывать 
основные аналоговые схемы. 
В настоящее время для сокращения времени разработки электронных систем и уменьшения числа ошибок в них на начальных 
этапах проектирования используют системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющие моделировать работу 
схем. При выполнении лабораторных работ студентам будет 
предложено сначала смоделировать работу схемы в САПР  
MicroCAP, а затем проверить правильность работы схемы на 
стенде ASLKPRO. 
Стенд ASLKPRO создан на основе аналоговых микросхем 
фирмой Texas Instruments (США) — одним из мировых лидеров в 
области производства интегральных схем. Подробное описание 
элементов стенда приведено в разд. 1. 
Для анализа сигналов с выходов исследуемых схем используется цифровой USB-осциллограф, который подключается к 
персональному компьютеру (ПК). Этот осциллограф является 
двухканальным, т. е. с его помощью можно одновременно анализировать два сигнала. Кроме того, он позволяет формировать 
сигнал заданной частоты и формы для подачи его в исследуемую схему. Подробное описание работы с осциллографом приведено в разд. 2. 

В разд. 3–6 описаны четыре лабораторные работы, в процессе 
которых студенты изучают принципы работы усилительных 
схем, схем интегрирования и дифференцирования, релаксационных схем, активных фильтров на основе операционных усилителей (ОУ), а также принципы управления параметрами аналоговых 
схем с помощью умножителей и цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). 
Для успешного выполнения лабораторных работ студент 
должен обладать базовыми знаниями по разработке аналоговых 
схем на основе ОУ и их моделированию в САПР MicroCAP в 
рамках программы семинарских занятий по дисциплине «Технология и схемотехника средств управления в технических системах». 
 
 

Список сокращений 

АЧХ  
—  амплитудно-частотная характеристика 
ГУН  
—  генератор, управляемый напряжением 
ДУ  
—  дифференциальный усилитель 
КОСС  —  коэффициент ослабления синфазного сигнала 
ОС  
—  обратная связь 
ОУ  
—  операционный усилитель 
ПК  
—  персональный компьютер 
ПО 
—  программное обеспечение 
ППФ  
—  полосно-подавляющий фильтр 
ПФ  
—  полосовой фильтр 
САПР  —  система автоматизированного проектирования 
ФВЧ  
—  фильтр верхних частот 
ФНЧ  
—  фильтр нижних частот 
ФЧХ  
— фазочастотная характеристика 
ЦАП  
—  цифроаналоговый преобразователь 
 
 
 

1. ОПИСАНИЕ СТЕНДА ASLKPRO 

Стенд ASLKPRO разработан фирмой Texas Instruments (США) 
для использования при изучении аналоговых схем на базе ОУ.  
В его основе лежат ОУ общего назначения TL082 и широкополосные аналоговые умножители MPY634. Также стенд содержит схемы импульсного преобразователя напряжения, линейного 
стабилизатора и ЦАП. Для питания стенда необходим внешний 
источник двуполярного напряжения  ±10 В. 
Рассмотрим элементы стенда ASLKPRO подробнее (рис. 1.1). 

Рис. 1.1. Внешний вид стенда ASLKPRO и его основные элементы: 
1 — типы схемы TYPE I, TYPE II, TYPE III; 2 — умножители SET I, SET II,  
SET III; 3 — клеммы MAIN POWER; 4 — микросхема LDO REG; 5 — асинхронный 
понижающий импульсный преобразователь напряжения DC/DC CONVERTER; 6 — 
разъемы для подключения диодов DIODES; 7 — потенциометры TRIMMERS P1 и 
P2; 8 — разъемы для подключения транзисторов TRANSISTORS; 9 — 
                      область прототипирования; 10 — ЦАП DAC I, DAC II 

1. Три различных типа схемы на основе ОУ TL082 обозначены на плате как TYPE I, TYPE II, TYPE III. Каждый корпус микро

схемы имеет в своем составе два ОУ, обозначенные как A и B. 
Таким образом, 1А и 1B — это два ОУ одной схемы и т. д. Схема 
TYPE I позволяет собирать схемы на основе инвертирующего 
включения ОУ; схема TYPE II — на основе как инвертирующего, 
так и неинвертирующего включения ОУ; схема TYPE III позволяет собирать схемы c ОУ без дополнительных элементов в цепи 
обратной связи (ОС). 
С помощью проводников, резисторов или конденсаторов по 
этим схемам могут быть собраны различные ОС ОУ. На основе 
схемы TYPE III обычно собирают повторители, компараторы или 
триггеры Шмитта. 
2. Три аналоговых умножителя в интегральном исполнении 
обозначены на плате как SET I, SET II и SET III. Это прецизионные аналоговые умножители MPY634 с широкой полосой пропускания. Каждый умножитель имеет 14 выводов, для его питания требуется напряжение  ±10 В. 
3. Винтовые клеммы для подключения внешнего питания ±10 В 
на плате обозначены как MAIN POWER. Выводы питания всех 
микросхем соединены с этими клеммами шинами.  
4. Специализированная микросхема линейного стабилизатора 
LDO (TPS7250), который обеспечивает постоянное выходное 
напряжение при диапазоне входных напряжений 5,5…11,0 В,  
на плате обозначена как LDO REG. Используя перемычку 
ON/OFF, можно разрешить или запретить работу микросхемы. 
Другая перемычка позволяет выбирать источник входного 
напряжения между общей питающей шиной всей платы (+10 В) и 
внешним источником, подключаемым к винтовым клеммам. 
5. Асинхронный понижающий импульсный преобразователь 
напряжения с широким диапазоном входного сигнала TPS40200 
обозначен на плате как DC/DC CONVERTER. Преобразователь 
обеспечивает выходной ток в диапазоне 0,125…2,500 А при выходном напряжении 3,3 В. Диапазон входного напряжения составляет 5,5…15,0 В. Используя перемычку Vout SEL, можно выбрать выходное напряжение 5,0…3,3 В. Другая перемычка позволяет выбирать источник входного напряжения между общей питающей шиной всей платы (+10 В) и внешним источником, подключаемым к винтовым клеммам. 
6. Два разъема для подключения диодов, необходимых для 
сборки выпрямителя, на плате обозначены как DIODES. 

7. Два потенциометра номиналом 1 кОм, необходимые для 
получения различных опорных напряжений, на плате обозначены 
как TRIMMERS P1 и P2. Выходное напряжение потенциометров 
может быть установлено в диапазоне 0…+10 В и –10…0 В соответственно. 
8. Два разъема для подключения транзисторов, необходимые 
для построения линейного стабилизатора LDO или других схем, 
на плате обозначены как TRANSISTORS. 
9. В верхнем правом углу платы имеется область общего 
назначения, которая может быть использована для прототипирования. К этой области подведены шины питания. 
10. Два ЦАП, обозначенные на плате как DAC I и DAC II, построены на основе микросхем DAC7821. Каждая схема — 12-битный ЦАП с параллельным входом — может быть использована 
совместно со схемами аналогового умножителя для построения 
схемы усилителя с автоматической регулировкой усиления и других 
подобных схем. Напряжение питания обоих ЦАП можно изменять  
с помощью перемычки между выходом DC/DC преобразователя и 
выходом линейного стабилизатора LDO. Используя микропереключатели, можно установить желаемый цифровой код на 
входе каждого ЦАП. Нажатие кнопки Latch Data позволяет запоминать установленный цифровой код во внутреннем регистре ЦАП, 
что приводит к изменению выходного напряжения. 
Для сборки схем на основе элементов стенда используют специальные проводники. 
ВНИМАНИЕ! ЗАПРЕЩАЕТСЯ НАПРЯМУЮ ЗАМЫКАТЬ МЕЖДУ СОБОЙ ЛИНИИ +10V, GND, –10V. В ПРОТИВНОМ СЛУЧАЕ СТЕНД МОЖЕТ ВЫЙТИ ИЗ СТРОЯ. 
Схемы электрические основных элементов стенда ASLKPRO 
приведены в приложении. 
 
 

2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ  
С ОСЦИЛЛОГРАФОМ АКИП-72204А 

2.1. Состав и назначение осциллографа АКИП-72204А 

Осциллограф АКИП-72204А (рис. 2.1) является измерительным программно-аппаратным комплексом, состоящим из прибора, аппаратного обеспечения и специализированной программы 
для осциллографа, работающей под управлением ПК по интерфейсу USB. Этот осциллограф имеет возможность формировать 
сигнал заданной формы, т. е. работать в качестве генератора. 
Для подключения осциллографа к узлам схемы, напряжение в 
которых нужно измерить, используют специальные измерительные кабели (рис. 2.2).  
 

Рис. 2.1. Внешний вид осциллографа АКИП-72204А: 
1 — разъемы входных каналов CHA, 
CHB; 2 — разъем выходного сигнала 
Sig Out; 3 — разъем USB для питания
               и передачи данных 

Рис. 2.2. Внешний вид измерительного кабеля осциллографа 
АКИП-72204А: 
1 — разъем для подключения кабеля 
к USB-осциллографу; 2 — разъем для 
подключения к узлу схемы, напряжение в котором нужно измерить; 
3 — разъем для подключения к цепи 
                «Общий» (GND)

 
ВНИМАНИЕ! РАЗЪЕМ 3 ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАБЕЛЯ 
ДОЛЖЕН БЫТЬ ПОДКЛЮЧЕН ТОЛЬКО К ЦЕПИ «ОБЩИЙ» (GND), В ПРОТИВНОМ СЛУЧАЕ СТЕНД МОЖЕТ 
ВЫЙТИ ИЗ СТРОЯ. 
Порядок работы с осциллографом таков. 
1. Подключить осциллограф к ПК. Следует игнорировать любые предупреждения, всплывающие на экране компьютера 
(например: «Это устройство может работать быстрее»). 

2. Нажать кнопку Пуск / Start, перейти в раздел Все программы/ Programs, а затем Pico Technology, после этого выбрать пункт 
PicoScope 6 для запуска программного обеспечения (ПО) АКИП. 
Прибор готов к измерениям. 

2.2. Работа с программным обеспечением  
осциллографа АКИП-72204А 

Программное обеспечение АКИП отображает на мониторе 
ПК форму колебаний и сигналы, поступающие на входные каналы осциллографа. В окне программы АКИП (рис. 2.3) отображается блок данных, полученных от осциллографа. При первом открытии ПО АКИП он показывает одну временнýю развертку, но 
можно добавить больше видов, выбрав функцию Add View / Добавить вид в Views menu/Меню Виды. 

Рис. 2.3. Внешний вид окна ПО АКИП: 
1 — панель установки временнóй развертки; 2 — панель инструментов буферной 
навигации; 3 — панель инструментов масштабирования и прокрутки; 4 — панель 
инструментов измерения; 5 — маркер запуска; 6 — панель инструментов синхронизации; 7 — панель инструментов отключения запуска; 8 — индикатор шкалы;  
9 — манипулятор масштабной линейки времени; 10 — временнáя развертка;  
         11 — панель инструментов установки канала; 12 — строка меню 
 
Программное обеспечение АКИП может работать в трех режимах захвата: режиме осциллографа, режиме отображения спек