Исследование основных схем включения операционного усилителя. Исследование инвертирующего усилителя. Расчет параметров схемы

Лабораторная работа № 1

Исследование основных схем включения операционного усилителя

Цель работы: изучение основных схем включения операционных усилителей (ОУ),  определение параметров и характеристик усилительных устройств на базе ОУ.

K0 = 6*104 Rвых = 200 Ом Rвх = 2.5 МОм

а) Исследование инвертирующего усилителя

1.  Расчет параметров схемы

R₂ и R₁ выбираются из условий: R_вых << R₂ << R_вх

R₁ << R_вх

Исходя из этих условий: R₂ = 20 кОм; R₁ = 5 кОм

Найдем коэффициент усиления: К_ос = -R₂\R₁ = -20\5 = -4

Расчитаем R_вхос и R_выхос: R_выхос = (R_вых*R₂)\(R₁*K₀)=(200*20*10³)\(5*10³*6*10⁴) = 1.33*10^-2 Ом

R_вхос = R₁ = 5 кОм    

2. Расчет схемы во временной области при различных сопротивлениях R₂

3.  Исследование АЧХ усилителя

R2, кОм	Коэффициенты усиления
	Измеренные	Рассчитанные
20 30 40 50	3.816 5.468 6.912 8.167	4 6 8 10

Вывод: коэффициент усиления реального усилителя является частотно-зависимым параметром и отличается от расчетного значения.

4.  Расчет значений входных и выходных сопротивлений усилителя при различных значениях коэффициента усиления

R1, кОм	R2, кОм	Kос, кОм	Rвхос, кОм	Rвыхос, кОм
5 5 5 5	20 30 40 50	4 6 8 10	5 5 5 5	1,333*10-2 2*10-2 2,666*10-2 3,333*10-2

б) Исследование неинвертирующего усилителя

	K0 = 6*104 Rвых = 200 Ом Rвх = 2.5 МОм

1.  Расчет параметров схемы

R₂ и R₁ выбираются из условий: R_вых << R₂ << R_вх

R₁ << R_вх

Исходя из этих условий: R₂ = 20 кОм; R₁ = 5 кОм

Найдем коэффициент усиления: К_ос = R₂\R₁+1= 20\5+1= 5

Расчитаем R_вхос и R_выхос:

R_выхос = (R_вых)\(1+(R₁*K₀)\(R₁+R₂)) = (200)\(1+(5*10³*6*10⁴)\(5*10³+20*10³)) = 1.666*10^-2 Ом          

R_вхос = R_вх*(1+(R₁*K₀)\(R₁+R₂)) = 2,5*10⁶*(1+(5*10³*6*10⁴)\(5*10³+20*10³)) = 3*10¹⁰                         Ом

2. Расчет схемы во временной области при различных сопротивлениях R₂

3. Исследование АЧХ усилителя

R2, кОм	Коэффициенты усиления
	Измеренные	Рассчитанные
20 30 40 50	4.943 6.834 8.646 10.363	5 7 9 11

Вывод: измеренный коэффициент усиления несколько отличается от рассчитанного по причине его частотной зависимости.

4.  Расчет значений входных и выходных сопротивлений усилителя при различных значениях коэффициента усиления

R1, кОм	R2, кОм	Kос, кОм	Rвхос, кОм	Rвыхос, кОм
5 5 5 5	20 30 40 50	5 7 9 11	3*1010 2,143*1010 1,667*1010 1,363*1010	1,666*10-2 2,333*10-2 2,999*10-2 3,666*10-2

Вывод: цель работы выполнена, изучены основные схемы включения операционных усилителей, определены параметры и характеристики усилительных устройств на базе операционных усилителей.