Исследование суммирующего усилителя

 

Цель работы

 

Изучение схемы суммирующего усилителя на основе операционного усилителя.

 

Теоретическая часть

 

Для суммирующего усилителя используется инвертирующее включение операционного усилителя. В этой схеме действует параллельная отрицательная обратная связь по напряжению (рис.1). Сопротивление обратной связи R_ос соединяет точки 6 и 2.

Схема усилителя приведена на рис.1.

 

Рис.1. Схема суммирующего усилителя

 

Пусть на инвертирующий вход поступают два сигнала U_вх1 и U_вх2, которые подключаются к точке 2 через резисторы R₂ и R₄. Операционный усилитель является идеальным усилителем напряжения, поэтому для него i_вхи≈0, где i_вхи – входной ток инвертирующего входа. Тогда точка 2 является виртуальным нулем и справедливо уравнение

i₁ + i₂ = i_ос.                                                               (1)

Значения токов определяются из соотношений:

 

i₁ = ; i₂ = ; i_ос = .                       (2)

 

Выражения (2) подставляются в выражение (1):

 

 +  = – , U_вых = – (U_вх1  + U_вх2 ),                     (3)

 

где ,  называются масштабными коэффициентами. Знак минус говорит об инверсии результата суммирования.

Масштабные коэффициенты применяются для того, чтобы усилитель работал на линейном участке амплитудной характеристики. Если необходимо ослабить значения U_вх1 и U_вх2, то < 1 и < 1. Если сумма наибольших значений U_вх1 и U_вх2 не превышает значения напряжения насыщения, то масштабные коэффициенты равны единице, а выражение (3) принимает вид:

U_вых = – (U_вх1 + U_вх2).                                             (4)

 

Экспериментальная часть

 

1. Снятие амплитудной характеристики усилителя.

Снять амплитудные характеристики усилителя: U_вых = F(U_вх1) при U_вх2 = const и U_вых = F(U_вх2) при U_вх1 = const. Источники постоянных напряжений находятся на лабораторном стенде. При снятии характеристики установить заданное значение сопротивления обратной связи R_ос.

2. Суммирование импульсных напряжений.

Снять осциллограммы входных и выходных напряжений при разном времени задержки двух импульсов. Амплитуды импульсных напряжений установить согласно таблице вариантов, а время задержки импульсов – опытным путем.

3. Измерение переходных искажений.

При работе усилителя с периодическим импульсным сигналом переходные искажения проявляются в изменении времени фронта и среза импульса, а также вершины импульса.

3.1.
Вначале установить U_вх2=0 и работать от одного импульса.

Замерить времена фронта у входного (U_вх1) и выходного импульса (рис. 2).

 

0

0

Рис.2. Измерение фронтов импульсов:

t_ф – время фронта; t_с – время среза

 

3.2. Изменением амплитуды входного сигнала u_вх1 при u_вх2=0 добиться искажения вершины импульса. Зарисовать осциллограммы u_вх1(t) и u_вых(t).

3.3. Установить u_вх1≠0 и u_вх2≠0 и зарисовать осциллограммы u_вх1(t) и u_вх2(t) и u_вых(t).

4. Оформление отчета.

По результатам опыта построить амплитудные характеристики и обработать осциллограммы.

Контрольные вопросы

1. Почему операционный усилитель является идеальным усилителем напряжения?

2. Что такое «виртуальный ноль» операционного усилителя?

3. Раскрыть назначение масштабных коэффициентов.

4. Как определить вид обратной связи в схеме суммирующего усилителя?

5. Чем ограничена величина суммирующих напряжений?

6. Какое влияние на работу усилителя оказывает резистор R₅?

7. Нужна ли балансировка суммирующего усилителя?

8. Что называется переходными искажениями?

9. Как определяются времена фронта и среза импульса?

10. Что такое переходные искажения в области малых времен и в области больших времен?

 

Таблица вариантов

№ вар.	Rос, кОм	Uвх1, В	Uвх2, В	№ вар.	Rос, кОм	Uвх1, В	Uвх2, В
1	6,8	6,5	1,0	13	4,7	1,0	1,0
2	10,0	1,0	0,5	14	6,8	1,5	1,5
3	22,0	1,5	1,0	15	10,0	2,0	2,0
4	33,0	2,0	1,5	16	22,0	2,5	2,5
5	47,0	2,5	2,5	17	33,0	3,0	3,0
6	100,0	3,0	3,0	18	47,0	4,0	4,0
7	4,7	0,5	0,5	19	6,8	2,0	2,0
8	6,8	1,0	1,0	20	10,0	2,5	2,5
9	10,0	1,5	1,5	21	22,0	3,0	3,0
10	22,0	2,0	2,0	22	33,0	3,5	3,5
11	33,0	2,5	2,5	23	47,0	4,0	4,0
12	47,0	3,0	3,0	24	6,8	2,0	2,0

 

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). Напряжение насыщения усилителя U_н^± = 7 В.

Работа №7

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 497; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!