Лабораторная работа 5_Схемотехника 827. Исследование схем на интегральном оу в частотной и временной областях
 Скачать 5.78 Mb.
|
|
Лабораторная работа 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ИНТЕГРАЛЬНОМ ОУ В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ 1. Цель работы Изучить схемотехнические особенности построения интегральных ОУ, принцип построения макромодели в частотной области. Исследовать влияние внешних цепей ОС на характеристики устройств с ОУ. 2. Исходные данные (Вариант 827):
3.Расчет 3.1. Построение макромодели ОУ с частотной коррекцией Задание 1: Составить макромодель по заданным параметрам. Указать общий коэффициент усиления ОУ μ над ОУ1, другие блоки имеют усиление 1. Емкости, связанные с частотами полюсов, определяются из выражения Ci = 1/2πfpiR. Тип операционного усилителя – ОРА622, частота единичного усиления f1 – 250МГц, коэффициент усиления ОУ μ=80дБ=10000. ОУ1 задает собственный коэффициент усиления, моделируемого ОУ = 10000. Первый полюс АЧХ определяет начало спада коэффициента усиления в области нижних частот:  Гц  Ф Полюс на частоте fp2 , обычно в 2…3 раза превышает частоту единичного усиления f1, определяет границу частотного диапазона с единичным наклоном АЧХ –20 дБ/дек Для частоты второго полюса   получаем емкость  Ф  3.2. Исследование свойств каскада на ОУ в частотной и временной областях 3.2.1. Схемы на ОУ с частотно-независимой ОС. Задание 2. Построить АЧХ ОУ без ОС, определить коэффициент усиления μ на нижних частотах (20…80 Гц), частоты полюсов и частоту единичного усиления f1.   кГц МГц дБ Схема включения ОУ без ОС Задание 3. Построить АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя при КF= 100 и КF= 10. Входные напряжения здесь удобно задать одинаковыми для всех коэффициентов усиления так, чтобы выходное напряжение не превышало 1 В. Используя функцию «параметр» можно наблюдать несколько АЧХ. Для сравнения построить АЧХ усилителя на одном рисунке с АЧХ без ОС, определить граничные частоты полосы пропускания. Примем R1=1кОм. Для инвертирующего усилителя  При КF= 100  Ом=100кОм При КF= 10  Ом=10кОм  Инвертирующий усилитель При КF= 10 МГц МГц дБ АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при КF = 10  АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при КF = 100 При КF= 100  МГц МГц дБЗадание 4. Определить входное сопротивление инвертирующего усилителя  Измерение входного сопротивления инвертирующего усилителя Задание 5. Рассчитать элементы цепи ОС по заданному коэффициенту усиления КF= 100 и КF= 10. Построить АЧХ инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением. Определить входное сопротивление усилителя и сравнить с входным сопротивлением инвертирующего усилителя.  Если R3=R4=1МОм, то  Примем R5=1кОм, тогда При КF= 100  ОмПри КF= 10  Ом Схема инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением  АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением при КF = 100 и при КF = 10  Измерение входного сопротивления инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением Задание 6. Получить АЧХ ОП. Сравнить с АЧХ ОУ без ОС.  Операционный повторитель  Задание 7. Получить изображения ПХ усилителей (Инвертирующий усилитель и операционный повторитель). Сравнить параметры переходных характеристик.  3.2.2. Схемы на ОУ с частотно-зависимой ОС Задание 8. Построить АЧХ интегратора на одном рисунке с АЧХ ОУ без ОС.  Схема интегратора и усилителя без ОС  АЧХ интегратора и ОУ без ОС Для интегратора:  Гц МГц дБЗадание 9. Построить АЧХ дифференциатора на одном графике с АЧХ ОУ без ОС. Определить сопротивление R0, при котором подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь место  Схема дифференциатора и усилителя без ОС  АЧХ дифференциатора и ОУ без ОС  При R0>10МОм подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь место Задание 10. Построить АЧХ петлевого усиления дифференциатора. С помощью линейки Fastmean определить запас устойчивости по фазе при значении R0 0,1 Ом и его значении, найденном в задании 9.  Схема дифференциатора для измерения петлевого усиления  АЧХ и ФЧХ петлевого усиления дифференциатора ИНТЕГРАТОР. Получить диаграмму интегрированных импульсов. Увеличивая длительность входного импульса, определить ее значение, при котором линейный закон интегрирования переходит в экспоненциальный  Схема измерения  Форма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=0,4кГц  Форма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=8кГц При частоте импульсов f<8кГц линейный закон интегрирования переходит в экспоненциальный. ДИФФЕРЕНЦИАТОР. Получить диаграммы дифференцированных импульсов при значении сопротивления резистора R0, полученном в задании 9, и без него.  Схема измерения  Форма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=0Ом  Форма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=15МОм Список использованных источников: Алексеев, А. Г. Схемотехника телекоммуникационных устройств : лабораторный практикум / А. Г. Алексеев, П. В. Климова; СПбГУТ. – СПб., 2015. – 67 с. Алексеев А.Г., Климова П.В. К расчету резисторных каскадов. Методические указания к курсовому проектированию предварительных каскадов RC-усилителей систем передачи информации. 2010. |