схематехника лаба 1. Отчет по лабораторной работе 1 Типовые схемы включения операционных усилителей по дисциплине Схемотехника измерительных устройств

• Название: Отчет по лабораторной работе 1 Типовые схемы включения операционных усилителей по дисциплине Схемотехника измерительных устройств
• Дата: 25.10.2018
• Размер: 226.16 Kb.
• Имя файла: схематехника лаба 1.docx
• Тип: Отчет; #54541

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт неразрушающего контроля

Направление подготовки (специальность) Приборостроение

Кафедра Точного приборостроения


ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1
Типовые схемы включения операционных усилителей
по дисциплине: Схемотехника измерительных устройств
Выполнил студент гр.1Б4В ____________ Хоназаров А.Г.

_____ _____________ 2018г.

(Дата сдачи отчета)


Отчет принят:
Доцент кафедры ТПС ____________ Коломейцев А.А.


_____ _____________ 2018г.

(Дата проверки отчета)


Томск 2018 г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Овладение методикой исследования параметров и характеристик типовых схем операционных усилителей.
ХОД РАБОТЫ
Снятие амплитудных характеристик для схем инвертирующего включения ОУ

1. 
   Собрали схему, изображенную на рис. 1 и реализующую функцию инвертора.
   

Рис. 1. Инверсное включение ОУ с двух полярными 9В источниками питания при коэффициенте усиления -1.

2. 
   Получили массив данных части амплитудной характеристики (табл. 1)
   

Таблица 1

Uвх, В	Uвых, В
-9	7
-8	7
-7	6,996
-6	6
-5	5
-4	4
-3	3
-2	2
-1	1
0	29,8*10-6
1	-0,99
2	-2
3	-3
4	-4
5	-5
6	-6
7	-6,996
8	-7
9	-7

Согласно графику амплитудной характеристики (рис. 2) переход в нелинейный режим работы ОУ происходит при U_вх= ±6В:
Рис. 2. Амплитудная характеристика ОУ при коэффициенте усиления -1.

3. 
   Собрали схему (рис. 3), реализующую усилитель с коэффициентом усиления -19:
   

Ом


Рис. 3. Усилитель с коэффициентом усиления -19.

4. 
   Получили массив данных части амплитудной характеристики (табл. 2)
   

Таблица 2

Uвх, В	Uвых, В
-9	7,001
-8	7,001
-7	7,001
-6	7,001
-5	7,001
-4	7,001
-3	7,001
-2	7,001
-1	7,001
0	374*10-6
1	-7,001
2	-7,001
3	-7,001
4	-7,001
5	-7,001
6	-7,001
7	-7,001
8	-7,001
9	-7,001

Согласно графику амплитудной характеристики (рис. 4) переход в нелинейный режим работы ОУ при коэффициенте усиления -19 происходит резко при U_вх = ±0,6В:



Рис. 4. Амплитудная характеристика ОУ при коэффициенте усиления -19.

5. 
   Собрали схему (рис. 5), реализующую усилитель с коэффициентом усиления -0,19:
   

Ом

6. 
   Получили массив данных части амплитудной характеристики (табл. 3)
   

Таблица 3

Uвх, В	Uвых, В
-90	6,994
-80	6,994
-70	6,995
-60	6,995
-50	6,996
-40	6,996
-30	5,7
-20	3,8
-10	1,9
0	14,35*10-6
10	-1,9
20	-3,8
30	-5,7
40	-6,996
50	-6,996
60	-6,995
70	-6,995
80	-6,994
90	-6,994

Рис. 5. Усилитель с коэффициентом усиления -0,19.
Согласно графику амплитудной характеристики (рис. 6) переход в нелинейный режим работы ОУ при коэффициенте усиления -10 происходит при U_вх = ±60В:



Рис. 6. Амплитудная характеристика ОУ при коэффициенте усиления -0,19.

Экспериментальное подтверждение правила о том, что входы оу эквипотенциальны

1. 
   Переставили вход мультиметра в точку суммирования схемы – на инверсный вход ОУ. Измерили напряжение.
   

Вывод: При подключении одного из выводов мультиметра в точку суммирования схемы (рис. 7) видно, что напряжение между данной точкой и землёй крайне мало и стремится к 0, следовательно именно это событие и подтверждает правило о том, что входы ОУ эквипотенциальны.



Рис. 7. Инверсное включение ОУ с двух полярными 9В источниками питания при коэффициенте усиления -1.
Определение максимального значения амплитуды выходного гармонического напряжения в усилителе с различными цепями питания

1. 
   Усилитель с двух полярным питанием
   
   1. 
      Собрали схему (рис. 8), реализующую усилитель с коэффициентом усиления -19.
      
   2. 
      Зафиксировали значения входного и значения входного и выходного напряжений (табл. 4) и привели осциллограмму максимального выходного напряжения, где нет ограничения по амплитуде (рис. 9).
      

Рис. 8. Инверсное включение ОУ с двух полярными источниками питания (1В, 1кГц) при коэффициенте усиления -19.

Таблица 4

№	Uвх, В	Uвых, В	Ограничение по амплитуде
1	0	0	Нет
2	0,1	1,899	Нет
3	0,2	3,789	Нет
4	0,3	5,39	Да*
5	0,4	5,897	Да**
6	0,5	6,14	Да**
7	0,6	6,3	Да**
8	0,7	6,425	Да**
9	0,8	6,49	Да**
10	0,6	6,55	Да**
11	1	6,55	Да**

Рис. 9. Осциллограмма максимального выходного напряжения (U_вх=0,2 В, U_вых = 3,789В), где нет ограничения по амплитуде.

3. 
   Изменили напряжение питания ОУ (рис. 10) V2 с 9 В до 5 В.
   
4. 
   Зафиксировали значения входного и значения входного и выходного напряжений (табл. 5) и привели осциллограмму максимального выходного напряжения, где нет ограничения по амплитуде (рис. 11).
   

Таблица 5

№	Uвх, В	Uвых, В	Ограничение по амплитуде
1	0	0	Нет
2	0,1	1,899	Нет
3	0,2	3,218	Да*
4	0,3	4,122	Да**
5	0,4	4,419	Да**
6	0,5	4,517	Да**
7	0,6	4,644	Да**
8	0,7	4,676	Да**
9	0,8	4,711	Да**
10	0,6	4,763	Да**
11	1	4,769	Да**

* до U_вх=0,2В Ограничение происходило только по положительной полуволне.

** начиная с U_вх=0,3В ограничение происходит по обеим полуволнам.


Рис. 10. Инверсное включение ОУ с двух полярными источниками питания (1В, 1кГц) при коэффициенте усиления -19 (напряжение питания ОУ V2=5В).



Рис. 11. Осциллограмма максимального выходного напряжения (U_вх=0,1 В, U_вых = 1,899 В), где нет ограничения по амплитуде.

5. 
   Изменили напряжение питания ОУ (рис. 12) V3 с 9 В до 5 В.
   
6. 
   Зафиксировали значения входного и значения входного и выходного напряжений (табл. 6) и привели осциллограмму максимального выходного напряжения, где нет ограничения по амплитуде (рис. 13).
   

Таблица 6

№	Uвх, В	Uвых, В	Ограничение по амплитуде
1	0	0	Нет
2	0,1	1,899	Нет
3	0,2	3,216	Да*
4	0,3	4,126	Да*
5	0,4	4,42	Да**
6	0,5	4,592	Да**
7	0,6	4,63	Да**
8	0,7	4,684	Да**
9	0,8	4,718	Да**
10	0,6	4,74	Да**
11	1	4,77	Да**

* до U_вх=0,1В Ограничение происходило только по отрицательной полуволне.

** начиная с U_вх=0,4В ограничение происходит по обеим полуволнам.

Рис. 12. Инверсное включение ОУ с двух полярными источниками питания (1В, 1кГц) при коэффициенте усиления -19 (напряжение питания ОУ V3=5В).

Рис. 13. Осциллограмма максимального выходного напряжения (U_вх=0,1 В, U_вых = 1,899В), где нет ограничения по амплитуде.

2. 
   Усилитель с однополярным питанием
   

1. 
   Собрали схему, изображенную на рис. 14 и реализующую схему инвертора по входному сигналу, поступающему с выхода источника переменного напряжения AC_POWER. Установили частоту источника переменного напряжения 1 кГц.
   
2. 
   Рассчитали коэффициент передачи напряжения смещения, поступающего с выхода источника питания V3 на неинвертирующий вход ОУ при линейном режиме его работы.
   

3. 
   Инициировали осциллограф: выходное значение напряжения на осциллографе и на мультиметре равно нулю, следовательно это значение соответствует ожидаемому (рис. 15).