Схемотехника: Лабораторный практикум, страница 16

Наряду с k_u0  и граничной частотой усиления качество ОУ определяется многими другими параметрами, в частности значениями напряжения смещения U_см и напряжения насыщения  U_нас, коэффициентами ослабления синфазной помехи k_осф и температурного дрейфа напряжения смещения dU_см/dT.

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

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

Напряжение смещения U_см характеризует асимметрию входного дифференциального каскада ОУ. Его значение определяется качеством технологии изготовления ОУ, а знак зачастую непредсказуем. Для того чтобы обнаружить U_см, необходимо измерить выходной сигнал ОУ при отсутствии U_вх (рис. 4.3). Поскольку  U_см  обычно не превосходит нескольких милливольт, коэффициент усиления k_u при измерении U_см 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 I_{вых 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         k_u = – 2…– 10  (точное значение k_u задается преподавателем). Входное сопротивление усилителя R_вх = 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  U_R  в пределах от 0 до ± 5 В снимите зависимость U_вх и U_вых  от U_R. Убедитесь в том, что выходное напряжение повторителя, являющееся одновременно входным напряжением U_вх для инвертирующего усилителя, совпадает с напряжением U_R, снимаемым с потенциометра. Удостоверьтесь также в том, что в линейном режиме усиления разность потенциалов между входами ОУ близка к нулю. Постройте зависимость U_вых от U_вх и по ней определите экспериментальное значение k_u усилителя, а также положительное и отрицательное напряжения насыщения U_нас.