Лабораторный практикум по дисциплине "Электроника": Методические указания к лабораторным работам № 1-9 (Исследование гибридных интегральных микросхем. Исследование логических интегральных микросхем на полевых транзисторах), страница 9

1 Игнатов А.Н., Калинин С.В., Савиных В.Л. Основы электроники. СибГУТИ.- Новосибирск, 2005, стр. 108, 121-128.

2 Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. -М: Лаборатория Базовых Знаний, 2001, с. 357-385.

3 Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов.– 2-е изд. перераб. и доп.– М.: Высш. шк. 1991., стр. 347 – 376.

4 Савиных В.Л. Электроника. Электронная версия. СибГУТИ, 2009.

          4 Схема исследования

На рисунке 1 представлена принципиальная схема операционного усилителя. Дифференциальный каскад на входе выполнен на БТ. На том  же рисунке представлены приборы для исследования ОУ: генераторы и вольтметры, которые позволяют снять характеристику прямой передачи,  измерить коэффициент передачи, входное и выходное сопротивления ОУ и снять амплитудно-частотную характеристику.

Питание усилителя осуществляется от двух источников G3 и G4.

Первым каскадом ОУ является дифференциальный каскад, который выполнен на биполярных транзисторах VT1-VT3. Причем транзистор VT3 является источником тока для дифференциальной пары VT1-VT2. Вход 1 является инвертирующим, а вход 2 неинвертирующим.

Рисунок 1 – Принципиальная схема ОУ на БТ

На вход 1 подается напряжение от генератора переменного напряжения G1. Этот сигнал используется для измерения коэффициента усиления ОУ, входного и выходного сопротивлений, а  так же для снятия АЧХ усилителя.

На вход 2 подается постоянное напряжение от генератора G2. Этот сигнал необходим для снятия характеристики прямой передачи и балансировки усилителя. Вспомогательные резисторы R1 и R6 в состав усилителя не входят, они используются для определения входного сопротивления усилителя.

Вторым каскадом так же является дифференциальный усилитель на транзисторах VT4-VT5.

Назначение транзисторов VT6-VT7 осуществить сдвиг уровня сигнала для получения на выходе ОУ постоянного напряжения близкого к нулю.

Эмиттерный повторитель на транзисторе  VT8 необходим для получения малого выходного сопротивления.

Диоды VD1 и VD2 служат для температурной стабилизации.

При помощи нагрузочного резистора R13 определяем выходное сопротивление ОУ. Конденсатор С1 служит для коррекции АЧХ.

Вольтметрами PV1  и  PV2 измеряется постоянное и переменное напряжения на выходе ОУ соответственно.

На рисунке 2 представлена принципиальная схема ОУ, у которого дифференциальная пара первого каскада выполнена на полевых транзисторах, что позволяет получить большое входное сопротивление усилителя. Второй и последующие каскады выполнены по той же схеме, что и в первом усилителе.

Рисунок 2 - Принципиальная схема ОУ с полевыми транзисторами на входе

5  Задание к работе в лаборатории

5.1 Исследовать ОУ1, собранный в соответствии со схемой, изображенной на рисунке 1.  Для этого из папки ″Исслед. ОУ″  открыть файл ″Рисунок 1″ .

5.2 Согласно варианта, заданного преподавателем, установить  БТ дифференциального каскада VT1 и VT2, а так же эмиттерного повторителя VT8 из таблицы приложения А.

5.3 Снять характеристику прямой передачи ОУ1    U_ВЫХ = F(U_ВХ2).

Напряжение U_ВХ2 источника G2 следует изменять в обе стороны от нуля до такой величины, при которой наступает насыщение ОУ1. Переменное напряжение сигнала  при этом отсутствует U_ВХ1=0. Результаты измерений вольтметром постоянного тока pV1 занести в таблицу 1.

Таблица 1

По снятой характеристике необходимо определить величину и  знак напря- жения  смещения U_СМ, а также величину напряжения насыщения   U_{ВЫХ МАКС}  и U_{ВЫХ МИН}. Определить К_U =Δ U_ВЫХ / Δ U_ВХ на линейном участке характеристики.

5.4 Сбалансировать ОУ1 при отсутствии входного сигнала переменного тока (U_ВХ1=0), подав на неинвертирующий вход 2 напряжение смещения U_СМ. Для этого подбором величины U_ВХ2 добиться показания вольтметра постоянного тока pV1 близкого к нулю (U_ВЫХ ≤│0,1│ В),