Лаба4. Лабораторная работа 4 Операционные усилители Студент Кузьмин Д. С. Группа Подгруппа
 Скачать 154.98 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра автоматики Лабораторная работа №4 Операционные усилители
Новосибирск 2014 г. Цель Изучение свойств операционных усилителей; изучение принципов работы инвертирующего и неинвертирующего масштабирующего усилителя. Выполнение работы Исходные данные: ОУ – К140УД11  Инвертирующий масштабирующий усилитель
Схема:  Подаем на вход схемы синусоидальное напряжение с амплитудой 5 мВ и частотой 1 кГц:    0,2 10 0  Разность фаз  , так как усилитель инвертирующий.Определим расчетный и экспериментальный коэффициенты усиления:   Подключаем выходной канал осциллографа к клемме «—» ОУ, снимаем осциллограмму:  0 0,2  Цена деления по оси Оу: для входного напряжения – 2 мВ, для выходного – 10 мкВ. Переводим выходной вольтметр в режим DC, снимаем показания:  Переводим выходной вольтметр в режим AC, вычисляем   Так как схема линейная (т.е. U– =U+= 0) и клемма «+» заземлена (т.е. U+ = 0), то и напряжение на клемме «—» должно быть равно нулю. Подаем на вход схемы пилообразное напряжение с амплитудой 3 В и частотой 1 Гц:  0,1 0  Цена деления по оси Оу: для входного напряжения – 2 В, для выходного – 5 В. Изменяя амплитуду  от  до  , снимем зависимость  :
 Искажение формы выходного сигнала начинается при значении  , так как выходное напряжение при данном достигает максимального допустимого значения.Искажения формы напряжения U– не происходит, потому что U– не зависит от  .Напряжением U- можно пренебречь, если усилитель работает в линейном режиме, то есть U– =U+= 0. Подаем на вход схемы синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ. Изменяя частоту, снимем зависимость выходного напряжения от частоты (  ). Построим график  :
 Неинвертирующий масштабирующий усилитель Схема:  Подаем на вход схемы синусоидальное напряжение с амплитудой 5 мВ и частотой 1 кГц: 0,2 0  Цена деления по оси Оу: для входного напряжения – 2 мВ, для выходного – 50 мВ. Разность фаз  , так как усилитель неинвертирующий.Определим расчетный и экспериментальный коэффициенты усиления:   Подключаем выходной канал осциллографа к клемме «—» ОУ, снимаем осциллограмму: 2 0,2 0  Выходное напряжение U– на графике сдвинуто относительного входного с помощью функции осциллографа Yposition, без сдвига они совпадают. Это происходит из-за того, что схема линейная, а значит, U+=U– = Uвх, то есть напряжения на клемме «—» и входное должны совпадать. Подаем на вход схемы синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ. Изменяя частоту, снимем зависимость выходного напряжения от частоты. Построим график  :
 Подаем на вход схемы пилообразное напряжение с амплитудой 3 В и частотой 1 Гц:  0,1 0  Цена деления по оси Оу: для входного напряжения – 2 В, для выходного – 5 В. Изменяя амплитуду от до , снимем зависимость :
 Выводы Инвертирующий масштабный усилитель ИМУ производит одновременно инверсию и усиление сигнала. Данный ИМУ обладает коэффициентом усиления  , что подтверждается как расчетными, так и экспериментальными данными. Так как усилитель инвертирующий, то разность фаз . Так как схема линейная (т.е. U– =U+= 0) и клемма «+» заземлена (т.е. U+ = 0), то и напряжение на клемме «—» должно быть равно нулю. Поэтому напряжение U– называют напряжением эквипотенциального нуля. Напряжение смещения  показывает, какой источник напряжения нужно подключить, чтобы получить на выходе  .  приблизительно равно  . Искажение формы выходного сигнала начинается при значении , так как выходное напряжение при данном достигает максимального допустимого значения. Искажения формы напряжения U– не происходит, потому что U– не зависит от . Напряжением U– можно пренебречь, если усилитель работает в линейном режиме, то есть U– =U+= 0. По снятой зависимости выходного напряжения от частоты можно найти граничное значение частоты входного сигнала, при котором сохраняются стабильные усилительные свойства ИМУ. Для использовавшегося в работе ИМУ это значение равно  200 кГц. При его превышении  начинает уменьшаться.Ненвертирующий масштабный усилитель НМУ производит только усиление сигнала. Данный НМУ обладает коэффициентом усиления  , что подтверждается как расчетными, так и экспериментальными данными. Так как усилитель неинвертирующий, то разность фаз . Так как схема линейная, то U+=U– = Uвх, то есть напряжения на клемме «—» и входное совпадают, что подтверждается осциллограммой. По снятой зависимости выходного напряжения от частоты можно найти граничное значение частоты входного сигнала, при котором сохраняются стабильные усилительные свойства НМУ. Для использовавшегося в работе НМУ это значение равно 200 кГц. При его превышении начинает уменьшаться. Критическое значение частоты совпадает со значением для ИМУ. График зависимости для НМУ симметричен относительно оси Оу соответствующему графику для ИМУ. Это объясняется тем, что у НМУ  , а у ИМУ  . |
