Исследование не инвертирующих усилителей.
Эксперимент 1. Работа не инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.
Соберите схему
Рисунок 5 – Схема для расчета коэффициента усиления по напряжению
Рассчитайте коэффициент усиления напряжения Ку усилителя по заданным значениям параметров компонентов схемы. Измерьте амплитуды входного Uвх и выходного Uвых синусоидальных напряжений. Также измерьте постоянную составляющую выходного напряжения U0 вых и разность фаз между входным и выходным напряжениями. Сравните вычисленные теоретически Ку и U0 вых с полученными из экспериментов данными.
Эксперимент 2. Исследование влияния параметров схемы на режим её работы.
В схеме, приведённой на рис. 5 уменьшите значение сопротивления R1 со 100 кОм до 10 кОм, амплитуду синусоидального напряжения генератора увеличьте до 100mV/div, а на канале B – 500mV/div. Включите схему. Повторите все операции эксперимента 5 при новых параметрах компонентов.
Исследование инвертирующего усилителя.
Эксперимент 3. Работа усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.
Соберите схему
Рисунок 6 – Схема для исследования инвертирующего усилителя
Рассчитайте коэффициент усиления напряжения Ку усилителя по значениям параметров компонентов схемы. Включите схему. Измерьте амплитуду входного Uвх и выходного Uвых синусоидального напряжения, постоянную составляющую выходного напряжения U0 вых и разность фаз между входным и выходным напряжением. По результатам измерений вычислите коэффициент усиления по напряжению Ку, а также постоянную составляющую выходного напряжения U0 вых. Сравните результаты.
|
|
|
Эксперимент 4. Исследование влияния параметров схемы на режим её работы.
Установите значение R1 равным 10 кОм, амплитуду синусоидального напряжения генератора 100 мВ. Установите масштаб напряжения на входе А осциллографа 100 mV/div, а на канале В – 500 mV/div. Включите схему. Для новых параметров схемы повторите все измерения и вычисления эксперимента 7.
Вопросы:
1. Сравните между собой величины входного и выходного сопротивлений ОУ. Какова схема замещения ОУ как элемента электрической цепи?
2. Отличается ли экспериментальное значение скорости нарастания выходного напряжения от номинального значения?
3. В чем причина возникновения входных токов ОУ и разницы входных токов? К чему они приводят при работе схем на ОУ?
4. Как рассчитать коэффициент усиления для схем рис. 5 и рис. 6 ?
5. Как измерить разность фаз между входными и выходными напряжениями в схемах рис. 5 и рис. 6 ?
6. Сколько процентов от амплитуды выходного напряжения составляет постоянная составляющая в выходном напряжении?
|
|
|
7. Какие параметры схемы рис. 6 влияют на ее коэффициент усиления?
Лабораторная работа № 7
Суммирующие, дифференцирующие и интегрирующие схемы на основе операционных усилителей
1. Суммирование постоянных напряжений.
2. Суммирование переменных напряжений.
3. Исследование характеристик интегратора на ОУ.
4. Исследование характеристик дифференциатора на ОУ.
Краткие сведения из теории.
Функциональное назначение компаратора заключается в изменении состояния выхода при переходе входным напряжением некоторого порогового значения. В качестве компаратора может применяться ОУ. Использование разных входов ОУ для подачи входного сигнала позволяет реализовать фиксацию уровня входного напряжения положительным или отрицательным переходом напряжения на выходе компаратора.
На характеристиках «выход – вход» по вертикальной оси откладывается выходное напряжение, по горизонтальной оси – входное. Наклон характеристик вызван конечной скоростью нарастания выходного напряжения. Пороговый уровень входного напряжения задается величиной напряжения смещения, подаваемого на инвертирующий вход ОУ. Напряжение смещения может задаваться стабилитроном. Для идеального ОУ, имеющего одинаковые напряжения ограничения, положительное значение входного порогового напряжения может быть вычислено по формуле:
|
|
|
Отрицательное значение входного порогового напряжения определяется выражением:
где Е – напряжение ограничения ОУ.
В характеристике «вход – выход» сигнал с канала, подключенного к выходу схемы, откладывать по горизонтальной оси, а сигнал с канала, подключенного к входу схемы – по вертикальной оси.
Динамику переключения выходного напряжения схемы можно проследить по осциллограммам входного и выходного напряжения. При снятии этой характеристики, на вход схемы подается синусоидальное напряжение и двулучевым осциллографом фиксируется входное и выходное напряжение.
В суммирующем усилителе выполняются следующие соотношения:
Из полученных соотношений можно получить следующее выражение для выходного напряжения:
Последнее выражение справедливо при 
На основе ОУ можно построить почти идеальные интеграторы. Выходное напряжение интегратора связано с входным напряжением 
следующими соотношениями:
Недостатком ОУ является дрейф выходного напряжения, обусловленный напряжением смещения и входными токами ОУ. Это явление можно устранить, если к конденсатору С подключить резистор 
с большим сопротивлением, обеспечивающий стабилизацию рабочей точки за счет обратной связи по постоянному току. Резистор обратной связи предотвращает также насыщение ОУ после заряда конденсатора, когда ток через конденсатор станет равным нулю. Выходное напряжение этой схемы при подаче на нее скачка входного напряжения амплитудой 
изменяется в соответствии с выражением:
|
|
|
На начальном интервале переходного процесса при 
изменение выходного напряжения 
будет достаточно близко к линейному, и скорость его изменения может быть вычислена из выражения:
Для схемы дифференциатора выходное напряжение 
пропорционально скорости изменения входного сигнала и вычисляется по формуле:
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 311; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!