4. В чем преимущества генераторов стабильного тока на основе токового зеркала по сравнению с другими схемами стабилизаторов тока?
5. Можно ли использовать биполярный транзистор вместо полевого транзистора в стабилизаторе тока с усилителем мощности?
Лабораторная работа №4
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СХЕМ НА ОПЕРАЦИОННОМ
УСИЛИТЕЛЕ
Цели работы – изучить свойства и приобрести навыки настройки схем инвертирующего и неинвертирующего усилительных каскадов на операционном усилителе (ОУ).
1. В лабораторной работе используется ОУ типа TL072. Справочные данные на элемент приведены в приложении.
2. Для питания схем следует использовать стабилизированные напряжения Uп1 = +12 В и Uп2 = –12 В.
3. Выходное напряжение схемы необходимо контролировать с помощью цифрового мультиметра.
В лабораторной работе исследуются две наиболее распространенные схемы включения операционного усилителя (ОУ) в линейном режиме усиления: инвертирующий и неинвертирующий усилители.
Инвертирующий усилитель (рис. 4.1, а)изменяет знак выходного напряжения Uвых по отношению к входному напряжению Uвх на противоположный.
Рис. 4.1. Усилители: а – инвертирующий, б – неинвертирующий
Коэффициент усиления ku инвертирующего усилителя рассчитывается с помощью простого выражения:
ku = Uвых / Uвх = – R2/ R1. (4.1)
“Минус” в правой части выражения (4.1) указывает на то, что знак выходного сигнала противоположен знаку входного сигнала, измеренного относительно общей точки схемы. Входное сопротивление инвертирующего усилителя численно равно R1. Это вытекает из “золотого правила” для ОУ, работающих в линейном режиме усиления. По этому правилу разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами ОУ близка к нулю. Если это условие выполняется, то в схеме рис. 4.1, а потенциал инвертирующего входа ОУ находится вблизи нуля и тогда для источника входного сигнала резистор R1 является сопротивлением нагрузки, включенным между этим источником и виртуальной общей точкой.
Выходное сопротивление усилителя (R’вых) при наличии отрицательной обратной связи (ООС) зависит от приводимого в справочнике выходного сопротивления ОУ без ООС (Rвых) и от коэффициента обратной связи В, который рассчитывается по формуле делителя напряжения: В = R1/ (R1 + R2). Опуская вывод формулы, приведем окончательный результат:
R’вых ≈ (Rвых/ ku0 )(1 + R2/ R1), (4.2)
где ku0 – приводимый в справочнике коэффициент усиления ОУ без ООС.
Неинвертирующий усилитель на ОУ (рис. 4.1, б) сохраняет на выходе знак входного напряжения и его коэффициент усиления рассчитывается по следующей формуле:
ku = Uвых / Uвх = 1 + R2/ R1. (4.3)
Входное сопротивление неинвертирующего ОУ равно значению Rвх, приводимому в справочнике для ОУ без ООС, а выходное сопротивление совпадает с R’вых инвертирующего ОУ (4.2). Частным случаем неинвертирующего усилителя является повторитель. Из (4.3) вытекает, что ku= 1 при условии (R2/ R1) = 0. Данное условие легко выполнить, если закоротить выход ОУ с его инвертирующим входом и (или) удалить из схемы R1. В соответствии с (4.2) повторитель обладает минимальным, практически нулевым, выходным сопротивлением и сохраняет при этом высочайшее входное сопротивление. Данное свойство повторителя широко используется на практике для согласования высокого выходного сопротивления некоторых источников сигнала с низким входным сопротивлением ряда усилителей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.