Лабораторная работа 2 по дисциплине Схемотехника Исследование статических характеристик операционных усилителей в сапр orcad

• Название: Лабораторная работа 2 по дисциплине Схемотехника Исследование статических характеристик операционных усилителей в сапр orcad
• Дата: 26.05.2022
• Размер: 1.93 Mb.
• Имя файла: L2-1_STKU_Ershov.docx
• Тип: Лабораторная работа; #550508

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

“Юго-Западный государственный университет”

(ЮЗГУ)

Кафедра КПиСС

Лабораторная работа №2

по дисциплине «Схемотехника»

«Исследование статических характеристик операционных усилителей в САПР OrCAD»

Направление подготовки (специальность): 11.03.02

Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Выполнил: студент группы ИТ-81з Ершов Р.О.

Проверил: к.т.н. доцент Брежнева Е.О.

Курск 2021

Содержание

Ход работы 4

Создание проекта 4

Коэффициента усиления ОУ 7

Частота единичного усиления 7

Частота среза ОУ 8

Ответы на контрольные вопросы 9

Литература 11

Тема исследования: Исследование динамических характеристик операционных усилителей.

Цель работы:

• 
  Изучение приёмов и приобретение навыков исследования динамических характеристик электронных устройств в САПР ORCAD.
  
• 
  Изучение динамических характеристик и параметров операционных усилителей.
  

Ход работы

Создание проекта

После запуска программы Capture CIS выполняется команда «File/New/Project». В открывшемся диалоговом окне (рисунок 1) указывается тип проекта, например, Analog or Mixed Signal Circuit (моделирование цифровых, аналоговых и цифро-аналоговых схем программой PSpice), в строке Name – имя проекта. Затем, нажав кнопку Browse, выбирают каталог для размещения файлов проекта. Нажимается «ОК». Если предусматривается разработка печатной платы, то следует выбрать тип проекта PC Board. При необходимости разрешить использование симуляции. Рекомендуется выбирать этот режим. На начальном этапе освоения программного комплекса такой выбор упрощает конфигурирование проекта. Разумеется, проектирование собственно печатной платы не осуществляется.



Рисунок 1 – Окно создания проекта

Собрал схему исследования динамических характеристик и параметров операционного усилителя «LM12CLK» при отрицательной обратной связи (рисунок 2). Операционный усилитель выбрал в соответствии с вариантам, в таблице лабораторной работы №1, как указано в задании к лабораторной работе.



Рисунок 2 - Схема исследования динамических характеристик и параметров операционного усилителя при отрицательной обратной связи.

Установил режим «AC Sweep» в окне симуляции и настроить как указано в задании (рисунок 3).



Рисунок 3 – Окно установок симуляции

Снял амплитудно-частотную характеристику операционного усилителя (рисунок 4).



Рисунок 4 – Амплитудно-частотная характеристика ОУ «LM12CLK»

Чтобы построить новую следует удалить имеющиеся и перейти в окно «AddTraces», затем в левом поле выбрать выходное напряжение, в правом – деление, после этого снова в левом поле выбрать напряжение на инвертирующем входе ОУ (рисунок 5)



Рисунок 5 – Окно «AddTraces»

Т еперь переводим диаграмму в логарифмический вид (ЛАЧХ) (рисунок6). Для этого нужно выбрать «Log Y Axis» -



Рисунок 6 - Логарифмический вид диаграммы

Коэффициента усиления ОУ

Коэффициент усиления равен 217 486

Частота единичного усиления

Частота единичного усиления равна 1,0712 MHz (Рисунок 7)



Рисунок 7 – Частота единичного усиления

Частота среза ОУ

Для того, чтобы ее посчитать нужно коэффициент усиления операционного усилителя, разделённого на √2

217 486:1,41=154 245

Теперь на графике нашел полученный коэффициент и узнал частоту среза, которая равна 8,758MHz (рисунок 8)



Рисунок 8 – Частота среза

Ответы на контрольные вопросы

1.Какие факторы влияют на вид АЧХ операционного усилителя?

На вид АЧХ влияет изменение частоты входящего сигнала. С помощью её изменения можно построить зависимость напряжения на выходе или коэффициента усиления от частоты.

2.Может ли привести к изменению вида АЧХ некомпенсированное напряжение смещения ОУ?

Да, может. Т.к. большинство ОУ даже при 0 напряжении на входе на выходе будут меняться в сторону «+» или «-»

3.В чём состоит преимущество метода исследования АЧХ в схеме с обратной связью?

На частоте выше частоты среза усиление падает с примерно постоянной скоростью 20дБ/дек до частоты единичного усиления f1. Такая характеристика гарантирует устойчивость ОУ при любой глубине отрицательной обратной связи.

4.Чем отличаются АЧХ, полученные в п.2 п.4 программы исследований?

В изменении частоты на графике АЧХ, при увеличении напряжения на входе.

5.Сопоставьте АЧХ интегрирующей RC-цепи и АЧХ операционного усилителя. В чём их схожесть и различие?

Схожесть в постоянном напряжении, а отличие в падении усиления на низких частотах.

7.Какими схемотехническими средствами достигается вид АЧХ, присущий абсолютно устойчивым операционным усилителям?

Для повышения устойчивости ОУ проводится частотная коррекция АЧХ с помощью пассивных цепей, включаемых в схему ОУ. Наиболее просто осуществить коррекцию АЧХ, включив в схему ОУ конденсатор достаточно большой емкости.

8.Какие причины приводят к ограничению скорости изменения сигнала на выходе операционного усилителя?

Выход ОУ не может мгновенно реагировать на изменение входа. Таким образом, мы имеем неизбежную задержку от изменения входа до изменения выхода. На скорость изменения сигнала также сильно влияет величина компенсационной емкости.

9.Известны частота и амплитуда синусоидального напряжения на выходе операционного усилителя. По каким параметрам выбирается операционный усилитель способный обеспечить минимальные искажения указанного сигнала?

Полоса пропускания и скорость изменения выходного сигнала.

Литература

Опадчий, Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника [Текст]: учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; под ред. О. П. Глудкина. М.: Горячая Линия - Телеком, 2003. - 768 с.

Схемо- и системотехника элекстронных средств: Методические указания к лабораторным заданиям/ Юго-Зап. гос. Ун-т; сост.: О.Г. Бондарь, Е.О. Брежнева. – Курск, 2019. – 66 с.