Схемотехника: Лабораторный практикум, страница 16

Наряду с ku0  и граничной частотой усиления качество ОУ определяется многими другими параметрами, в частности значениями напряжения смещения Uсм и напряжения насыщения  Uнас, коэффициентами ослабления синфазной помехи kосф и температурного дрейфа напряжения смещения dUсм/dT.

В настоящей лабораторной работе исследуется статическая передаточная функция ОУ (рис. 4.2), из которой могут быть найдены Uнас и Uсм.

Операционные усилители, выполненные на биполярных транзисторах,  имеют обычно напряжение насыщения выходного сигнала Uнас на уровне 0,8…0,9 от напряжения питания Uп. Появившиеся в последние годы ОУ с полевыми транзисторами на выходе, именуемые “rail to rail”, позволяют иметь размах выходного сигнала от –Uп до +Uп.

Напряжение смещения Uсм характеризует асимметрию входного дифференциального каскада ОУ. Его значение определяется качеством технологии изготовления ОУ, а знак зачастую непредсказуем. Для того чтобы обнаружить Uсм, необходимо измерить выходной сигнал ОУ при отсутствии Uвх (рис. 4.3). Поскольку  Uсм  обычно не превосходит нескольких милливольт, коэффициент усиления ku при измерении Uсм целесообразно задать высоким, например 500…1000.

При  выборе  номиналов  резисторов  для  схем  на  ОУ необходимо руководствоваться следующими двумя условиями:

1)  во избежание перегрузки усилителя общий ток, снимаемый с выхода ОУ, включая ток цепи обратной связи, не должен быть выше предельного значения, указанного в справочных данных на ОУ (иногда в справочнике вместо Iвых mах указывают минимальное сопротивление нагрузки усилителя);

2) в целях обеспечения высокой температурной стабильности коэффициента усиления ток в цепи обратной связи ОУ должен многократно превышать входной ток усилителя. Для ОУ широкого применения это обычно выполняется при R2 ≤  1...2 МОм.

4.3. Задание на проведение исследований

1. Рассчитайте необходимые значения сопротивлений резисторов R1 и R2 для инвертирующего усилителя (рис. 4.1, а) с коэффициентом усиления         ku = – 2…– 10  (точное значение ku задается преподавателем). Входное сопротивление усилителя Rвх = R1 предлагается выбрать произвольно в интервале 3,6…10 кОм.

2. Соберите схему, содержащую потенциометр R3 (10 кОм) для регулирования входного напряжения, повторитель и инвертирующий усилитель с расчитанными R1 и R2 (рис. 4.4).

Расположение выводов и другие справочные данные к микросхеме применяемого ОУ представлены в приложении.       

3. Подавая на вход повторителя с помощью потенциометра R3 напряжение  UR  в пределах от 0 до ± 5 В снимите зависимость Uвх и Uвых  от UR. Убедитесь в том, что выходное напряжение повторителя, являющееся одновременно входным напряжением Uвх для инвертирующего усилителя, совпадает с напряжением UR, снимаемым с потенциометра. Удостоверьтесь также в том, что в линейном режиме усиления разность потенциалов между входами ОУ близка к нулю. Постройте зависимость Uвых от Uвх и по ней определите экспериментальное значение ku усилителя, а также положительное и отрицательное напряжения насыщения Uнас.