Исследование дифференциального включения операционного усилителя

 

Цель работы

 

Изучение характеристик и параметров дифференциального включения операционного усилителя.

 

Теоретическая часть

 

Подключение сигнала U_вх1 аналогично подключению его в инвертирующем усилителе (рис.1). Второй сигнал U_вх2 поступает на неинвертирующий вход в точку 3. Резисторами R₅–R₇ создается делитель напряжения на этом входе. Из-за идеальности ОУ потенциалы точек 2 и 3 одинаковы, поэтому напряжение в этих точках можно приравнять: U₂ = U₃. Определение напряжений U₂ и U₃ показано ниже. При дифференциальном включении операционного усилителя (ОУ) используется два входа усилителя: инвертирующий и неинвертирующий. Для того чтобы усилитель работал на линейном участке амплитудной характеристики, необходимо охватить его отрицательной обратной связью. Обратная связь осуществляется так же, как и в инвертирующем усилителе. Напряжение с точек 6–12 через сопротивление обратной связи R_ос1 поступает в точки 2–12. В результате получается параллельная обратная связь по напряжению.

 

                                           (1)

                                          (2)

                                                       (3)

                         (4)

 

После преобразования с учетом выражения (4) получается значение выходного напряжения:

 

     (5)

 

Согласно полученному выражению выходного напряжения получаются следующие значения масштабных коэффициентов К₁ и К₂:

 

; ,                (6)

.                                  (7)

 

Пусть R_ос1= R₄ и R₇ = R₅, тогда

 

.                                                 (8)

 

Если R_ос1= nR₄ и R₇ = nR₅, то значение выходного напряжения зависит от значения n:

 

.                                            (9)

 

Вид амплитудной характеристики усилителя зависит от соотношения слагаемых выражения (7), так как может быть инвертирующего вида либо неинвертирующего.

12

Рис.1. Дифференциальное включение операционного усилителя

 

Экспериментальная часть

 

1. Работа усилителя от сигналов постоянного тока.

В схему включить резисторы R_ос1 и R₇ и подобрать их так, чтобы R_ос1 = R₄ и R₇ = R₅. В качестве источников сигналов использовать два источника постоянного напряжения лабораторного стенда.

1.1. Снять зависимость , используя источники постоянных напряжений. Вначале изменять U_вх2 при U_вх1= const, затем изменять U_вх1 при U_вх2 = const.

Изменить значение R_ос1 и R₇: R_ос1= nR₄ и R₇ = nR₅. Подобрать значение коэффициента n по имеющимся значениям сопротивлений. Снять зависимость , используя источники постоянных напряжений.

2. Работа усилителя от импульсных входных сигналов.

Зарисовать осциллограммы входных и выходных напряжений для разных амплитуд импульсов и времени сдвига импульсов. Примерный вид осциллограмм приведен на рис.2.

0

uвых

uвх1

0

0

0

а)

 

0

0

б)

Рис.2. Осциллограммы работы дифференциальной схемы включения:

а) ∆t > t_и б) ∆t < t_и; Dt – промежуток времени между фронтами импульсов

 

3. Оформление отчета.

По результатам опыта построить характеристики , определить U_н⁺ и U_н^–, параметры усилителя и обработать осциллограммы.

Контрольные вопросы

 

1. Что такое инвертирующий (неинвертирующий) вход усилителя?

2. В какой точке усилителя находится виртуальный ноль?

3. Почему потенциалы инвертирующего и неинвертирующего входов при дифференциальном включении одинаковы?

4. Что такое амплитудная характеристика усилителя?

5. Как определить напряжение на неинвертирующем входе?

6. Как вычислить масштабные коэффициенты по разным входам усилителя?

7. Назвать разновидности схем дифференциального включения.

 

Таблица вариантов

№ вар.	Uвх1, В	Uвх2, В	R4, кОм	Rос1, кОм	R5, кОм	R7, кОм
1	0,5	1,0	0,5	1,0	2,0	3,2
2	0,7	1,2	0,8	1,5	2,7	3,6
3	1,0	1,5	1,0	2,2	3,2	4,7
4	1,2	1,7	1,2	2,4	3,6	2,0
5	1,4	2,0	1,4	2,7	4,7	2,7
6	1,6	0,5	2,0	2,5	1,0	3,2
7	1,8	0,7	2,2	3,6	1,5	3,6
8	0,2	1,0	0,5	3,2	3,2	4,7
9	0,4	1,2	0,8	2,5	3,6	2,0
10	0,6	1,4	1,2	2,4	1,0	2,7
11	0,8	1,6	1,6	3,0	1,4	3,6
12	1,0	1,8	1,4	2,0	1,6	4,7
13	1,2	2,0	1,2	2,7	2,0	5,2
14	1,4	0,2	0,5	1,2	2,2	4,7
15	1,6	0,4	0,8	1,4	2,5	3,6
16	1,8	0,6	1,0	2,2	3,0	2,0
17	2,0	0,8	1,2	3,6	3,6	3,2
18	0,4	1,0	0,5	3,0	1,0	3,6
19	0,6	1,2	0,8	3,2	1,6	4,7
20	0,8	1,4	1,2	2,0	2,0	5,1
21	1,0	0,2	1,4	2,4	2,2	2,0
22	1,2	0,4	1,6	3,6	2,5	2,7
23	1,4	0,6	2,0	4,7	3,0	3,2
24	1,6	0,8	2,2	4,2	3,6	4,7

 

Примечание: студенты, получившие подвариант А – строят амплитудную характеристику U_вых = F (U_вх2) для U_вх1 = const, U_вх2 = var; подвариант Б – строят амплитудную характеристику U_вых = F (U_вх1) для U_вх1 = var, U_вх2 = const; подвариант В – временные диаграммы U_вх1(t), U_вх2(t), U_вых(t).

Значения U_вх1 = const, U_вх2 = const берутся из таблицы вариантов. При построении временных диаграмм считать, что U_вх1 и U_вх2 являются постоянными напряжениями. Напряжение насыщения усилителя U_н^± = 7В.

Работа №6

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 404; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!