Операционные усилители. Свойства операционного, логарифмических, интегрирующих усилителей. Принцип работы инвертирующего масштабирующего, инвертирующего, логарифмического усилителя и интегратора

Страницы работы

13 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автоматики

Лабораторная работа №2

Операционные усилители

Вариант 4

Выполнили студенты гр. АМ-709

Астафьев С.С., Кравченко И.И., Чугунов М.В.

Преподаватель: Мальцев В.А.

Новосибирск

2009


Цель работы:

Изучить свойства операционного, логарифмических, интегрирующих усилителей. Изучить принцип работы инвертирующего масштабирующего, инвертирующего, логарифмического усилителя и интегратора.

1.1  Операционный усилитель – идеальный. Значения сопротивлений R1, R2, R3,  тип ОУ  из таблицы (номер варианта 4).

Тип ОУ

R1, кОм

R2, кОм

R3, кОм

K140УД10

10

30

7.5

1.2   Таблица параметров ОУ:

Параметр

Идеальный ОУ

Реальный ОУ

Коэффициент усиления (А)

5*104

Входное сопротивление (RI)

4*105 Ом

Выходное сопротивление (RO)

0

150 Ом

Макс. выходное напряжение (VSW)

± Еп

±12 В

Напряжение смещения нуля (VOS)

0

5*10-3 В

Входные токи (IBS)

0

5*10-7 А

Разность входных токов (IOS)

0

1.5*107 А

Скорость нарастания вых. напряжения (SR)

0

1.5*107 В/с

1.4  Подаём на вход инвертирующего ОУ с функционального генератора синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ, f=1 кГц .

Подпись: UвхПодпись: Uвых

Разность фаз между входным и выходным напряжением – Δφ = 180°, т.к. ОУ - инвертирующий.

1.5  Определение расчетного и экспериментального коэффициентов усиления:

= -(30*103)/(10*103) = -3

= (-10,61*10-6)/(3,535*10-6) = -3

где   и   - показания вольтметров (вольтметры включены в режиме  измерения переменного сигнала (АС)).

1.6

Подпись: U-Подпись: Uвх

Т.к схема линейная, U+≈U-; напряжение на клемме «+» равно 0, то и на клемме «-» должен быть 0. Поэтому это напряжение называют напряжением эквипотенциального нуля

1.7       Измерим постоянную составляющую выходного напряжения Uo вых эксп.

Uo вых эксп =15,5 мВ

Вычислим постоянную составляющую выходного напряжения U o вых.теор

Uо вых.теор = Uсм * Ky расч =0,005*(-3)=15 мВ

1.8       На вход схемы подаётся двухполярное пилообразное напряжение частотой 1Гц и амплитудой 5 В.

Снимем зависимость .  (Амплитуда Uвх должна изменяться от –Uвх макс до +Uвх макс)

Подпись: UвыхПодпись: Uвх

Uвых

-11,9

-11,89

-5,79

6,28

12,09

12,1

Uвх

4,88

4,12

1,93

-2,09

-4,2

-5,01

Заметим, что:

При Uвх=4,2 начинается искажение формы выходного сигнала, т.к. выходное напряжение (при данном Uвх) достигает максимально допустимого значения.

Поскольку U- не зависит от Uвых, то искажения на клемме «-» не происходит.

Напряжением U- можно пренебречь, когда ОУ работает в лин. режиме, т.е. U-≈U+≈0.

1.9     Подаём на  вход схемы синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ

Uвх = 3,536 мВ

1

100

1000

100000

200000

400000

600000

800000

1000000

1500000

2000000

Lgf

0

2

3

5

5,30103

5,60206

5,778151

5,90309

6

6,176091

6,30103

Uвых(мВ)

10,61

10,61

10,61

10,6

10,59

10,54

10,46

10,35

10,21

9,77

9,24

K=Uвых/Uвх

2,122

2,122

2,122

2,12

2,118

2,108

2,092

2,07

2,042

1,954

1,848

Построим график зависимости выходного напряжения от частоты

Вывод: Из данной зависимости видно что ОУ обладает рабочим диапазоном частот (1Гц÷400кГц), в области высоких частот (до 1Мгц) появляются дополнительные погрешности.

2.1  Не инвертирующий ОУ, значения R1, R2, тип ОУ ранее заданы.

2.2 Подаём на вход ОУ с функционального генератора синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ, f=1 кГц .

Подпись: UвыхПодпись: Uвх

Разность фаз между входным и выходным напряжением – Δφ = 0°, т.к ОУ неивертирующий

Определите расчетный и экспериментальный коэффициенты усиления

=1+(30*103)/(10*103)=4    =(12,52*10-6)/(3,129*10-6)=4

2.3  Канал B осциллографа на клемме «минус» ОУ.

Подпись: UвыхПодпись: Uвх

Поскольку схема линейная, то U+ = U-; напряжение на клемме «+» равно Uвх, то и на клемме «-» должно быть выходное напряжение.

2.4  Подаём на  вход схемы синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ.

Uвх = 3,535 mB

1

100

1000

100000

200000

400000

600000

800000

1000000

1500000

2000000

Lgf

0

2

3

5

5,30103

5,60206

5,778151

5,90309

6

6,176091

6,30103

Uвых(мВ)

14,14

14,14

14,14

14,13

14,12

14,06

13,95

13,8

13,63

13,06

12,38

K=Uвых/Uвх

2,828

2,828

2,828

2,826

2,824

2,812

2,79

2,76

2,726

2,612

2,476

Построим график зависимость выходного напряжения от частоты

Вывод: Из данной зависимости видно что ОУ обладает рабочим диапазоном частот (1Гц÷400кГц), в области высоких частот (до 1Мгц) появляются дополнительные погрешности.

2.5 Подключим вход неинвертирующего усилителя к функциональному генератору. Подадим на вход схемы двухполярное пилообразное напряжение частотой 1Гц и амплитудой 3 В.

Снимем зависимость .  (Амплитуда Uвх должна изменяться от –Uвх макс до +Uвх макс)

Подпись: UвыхПодпись: Uвх

Uвх

4,68

2,93

1,37

-1,54

-3,24

-4,7

Uвых

11,96

11,72

5,49

-6,15

-11,88

-12

При |Uвх| = 3 В начинается искажение сигнала, т.к. выходное напряжение при данном входном достигает максимально допустимого значения.

3. Логарифмический усилитель, R=10 кОм.

3.2  Подаём на вход схемы с функционального генератора    однополярный пилообразный сигнал:  частота 1 Гц; амлитуда = 2V.

Подпись: UвыхПодпись: Uвх

3.4 Используя курсор 1 и левое информационное табло снимаем характеристику  Uвых=f(Uвх) и данные заносим в таблицу.

Uвх

5500

5000

3750

571,36

181,36

53,35

-105,34

-196,02

Uвых

-301,53

-299,11

-291,34

-240,63

-205,41

1710

6170

8720

-219,26

7,74

70,96

458,89

1560

3660

5400

10000

10000

-183,49

-235,15

-262,85

-290,79

-301,29

Построим график зависимость выходного напряжения от входного.

Вывод: Экспериментальный график отличается от графика логарифма ( Uвых=-ln(Uвх) ), т.к. реальная зависимость Uвых= -φт*ln(Uвх/IoR + 1)

Интегратор.

4.1  Подаём на вход двуполярные прямоугольные импульсы  амплитудой

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Электроника
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
342 Kb
Скачали:
0