13245

Характеристики операційного підсилювача

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторна робота №7 Тема: Характеристики операційного підсилювача Мета: 1. Вимірювання вхідних струмів операційного підсилювача ОП. Оцінка величин середнього вхідного струму і різниці вхідних струмів ОП. Вимірювання напруги зміщення ОП Вимірювання ...

Украинкский

2013-05-11

209 KB

8 чел.

Лабораторна робота №7

Тема: Характеристики операційного підсилювача

Мета: 1.  Вимірювання вхідних струмів операційного підсилювача (ОП).

  1.  Оцінка величин середнього вхідного струму і різниці вхідних струмів ОП.
  2.  Вимірювання напруги зміщення ОП
  3.  Вимірювання диференціального вхідного опору ОП.
  4.  Обчислення вихідного опору ОП.
  5.  Вимірювання швидкості наростання вихідної напруги ОП.

Прилади й елементи

Вольтметр

Амперметр

Осцилограф

Функціональний генератор

Джерело напруги

Операційний підсилювач LM741

Резистори

Теоретичні відомості

Інтегральний операційний підсилювач характеризується рядом параметрів, що описують його з точки зору якості виконання ним своїх функцій. Серед параметрів, що зазвичай наводяться в довідкових даних, основними є наступні.

Середній вхідний струм Івх. Під час відсутності сигналу на входах ОП через його вхідні виводи протікають струми, зумовлені базовими струмами вхідних біполярних транзисторів чи струмами витоку затворів для ОП з польовими транзисторами на вході. Вхідні струми, проходячи через внутрішній опір джерела вхідного сигналу, створюють спадання напруги на вході ОП, що можуть викликати появу напруги на виході за відсутності сигналу на вході. Компенсація цього спадання напруги утруднена тим, що струми входів реальних ОП можуть відрізнятися один від одного на 10...20%

Вхідні струми ОП можна оцінити за середнім вхідним струмом, що обчислюється як середнє арифметичне струмів інвертуючого та неінвертуючого входів:

IВХ = (I1 + I2) / 2

де І1 і І2 відповідно струми інвертуючого та неінвертуючого входів.

Різниця вхідних струмів ∆Iвх визначається виразом:

∆IBX= I1 - I2.

У довідниках вказують модуль цієї величини.

Схема для вимірювання вхідних струмів представлена на рис. 7.1.

Коефіцієнт підсилення напруги на постійному струмі К0 - показник ОП, що визначає наскільки добре виконує ОП основну функцію - підсилення вхідних сигналів. В ідеального підсилювача коефіцієнт підсилення повинен прямувати до нескінченності.

Коефіцієнт підсилення напруги схеми підсилювача на ОП (рис.7.2) обчислюється за формулою:

КУ = - R2 / R1

Напруга зміщення UЗМ - значення напруги, яке необхідно подати на вхід ОП, щоб напруга на його виході була рівна нулю.

Напругу зміщення UЗМ можна обчислити, знаючи вихідну напругу ∆UВИХ  при відсутності напруги на вході і коефіцієнт підсилення:

UЗМ = ∆UВИХ / КПІД

Вхідний опір Rbx. Розрізняють дві складові вхідного опору: диференціальний вхідний опір і вхідний опір по синфазному сигналу (опір витоку між кожним входом і "землею"). Вхідний диференціальний опір для біполярних ОП знаходиться зазвичай в межах 10 кОм...10 МОм. Вхідний опір по синфазному сигналу визначається як відношення приросту вхідної синфазної напруги ∆UВХ.СФ до викликаного приросту середнього вхідного струму ∆Івх.ср:

RВХ.СФ. = ∆UВХ.СФ / ∆IВХ.СР

Диференціальний вхідний опір спостерігається між входами ОП і може бути визначений за формулою:                                                      RВХ.ДИФ = ∆UВХ. / ∆IВХ.

де ∆U - зміна напруги між входами ОП, ∆Ibx - зміна вхідного струму.

Вихідний опір RВИХ в інтегральних ОП складає 20...2000 Ом. Вихідний опір зменшує амплітуду вихідного сигналу, особливо при роботі підсилювача, на порівнянний з ним опір навантаження. Схема для виміру диференціального вхідного опору ОП і вихідного опору наведена на рис. 7.3.

Швидкість наростання вихідної напруги VUВИХ дорівнює відношенню зміни вихідної напруги ОП до часу її приросту при подачі на вхід скачка напруги. Час приросту визначається інтервалом часу, на протязі якого вихідна напруга ОП змінюється від 10% до 90% від своїх встановлених значень.

VUВИХ = UВИХ / tВСТ

Схема для виміру швидкості приросту вихідної напруги показана на рис.7.4. Виміри проводяться при подачі імпульсу у вигляді сходинки на вхід ОП, охопленого від’ємним зворотнім зв'язком (ВЗЗ) з загальним коефіцієнтом підсилення від 1 до 10.

Хід роботи

1. Вимірювання вхідних струмів

Рис. 7.1 (файл c11_00l)

Зберіть схему, зображену на рис. 7.1. Ввімкніть схему. Виміряйте вхідні струми ОП. За результатами вимірів обчисліть середній вхідний струм IВX і різницю ∆IВХ вхідних струмів ОП. Результати занесіть у розділ "Результати експериментів".

2. Вимірювання напруги зміщення

Рис.7.2 (файл c11_002)

Зберіть схему, зображену на рис. 7.2. Ввімкніть схему. Запишіть показники вольтметра в розділ "Результати експериментів". За результатами виміру, обчисліть напругу зміщення UЗM, використовуючи коефіцієнт підсилення схеми на ОП. Результати обчислень також занесіть у розділ "Результати експериментів".

3. Вимірювання вхідного і вихідного опорів

Рис.7.3 (файл c11_003)

а) Зберіть схему, зображену на рис. 7.3. Ввімкніть схему. Виміряйте вхідний струм IВX і вихідну напругу UВИХ, запишіть показники в розділ "Результати експериментів". Перемкніть ключ клавішею [Space]. Виміряйте вхідний струм після переключення ключа.

Обчисліть зміни вхідної напруги і струму. За отриманими результатами знайдіть диференціальний вхідний опір ОП. Результати занесіть у розділ "Результати експериментів".

6) Зменшуйте опір навантажувального резистора RL доти, поки вихідна напруга UBИX не буде приблизно дорівнювати половині значення отриманого в п. а). Запишіть значення опору RL, що у цьому випадку приблизно дорівнює вихідному опору UВИХ  ОП,  у розділ "Результати експериментів".

4. Вимірювання часу приросту вихідної напруги ОП

Зберіть схему, зображену на рис. 7.4. Ввімкніть схему. Замалюйте осцилограму вихідної напруги. По осцилограмі визначите величину вихідної напруги, час його встановлення й обчисліть швидкість приросту вихідної напруги у В/мкс. Запишіть результат у розділ "Результати експериментів".

Рис. 7.4 (файл c11_004)

Результати експериментів

1. Вимірювання вхідних струмів

Струм (І1) неінвертуючого входу :                                           (вимірювання)

Струм (I2) інвертуючого входу :                                               (вимірювання)

Середній вхідний струм ІВХ  :                                                                              (розрахунок)

Різниця вхідних струмів ОП ∆Івх :                                           (розрахунок)

2. Вимірювання напруги зміщення

Вихідна напруга підсилювача UВИХ :                                                            (вимірювання)

Коефіцієнт підсилення схеми :                                                  (розрахунок)

Напруга зміщення UЗM :                                                                                             (розрахунок)

 

3. Вимірювання вхідного і вихідного опорів

   а)     Вхідний струм ІВХ до переключення ключа, мкА:                  (вимірювання)

Вхідний струм ІВХ після переключення ключа, мкА:             (вимірювання)

Зміна вхідної напруги, мВ:                                                        (розрахунок)

Зміна вхідного струму, мкА:                                                     (розрахунок)

Вхідний диференціальний опір ОП, Ом:                                  (розрахунок)

   б)     Вихідна напруга UВИХ, В:                                                          (вимірювання)

Вихідний опір ОП  RВИХ:                                                                                          (вимірювання)

4. Вимірювання часу приросту вихідної напруги ОП

Вихідна напруга UВИХ :                                                                                 (вимірювання)

Час встановлення вихідної напруги :                               (вимірювання)

Швидкість наростання вихідної напруги ОП VUВИХ :       (розрахунок)

Контрольні запитання

  1.   Чи відрізняється виміряне значення середнього вхідного струму ІВх від його номінального
    значення для ОП LM741, взятого з паспортних даних?
  2.   Чи суттєва відмінність різниці вхідних струмів від номінального значення для ОП
    LM741?
  3.   Чи збігаються виміряне значення напруги зміщення з номінальним значенням
    для ОП LM741?
  4.   Порівняйте величину виміряного вхідного опору з паспортними даними на ОП LМ741.
  5.   Порівняйте величину виміряного вихідного опору з паспортними даними на ОП LМ741.

6. Порівняйте між собою величини вхідного і вихідного опорів ОП. Яка схема заміщення ОП як     елемента електричного ланцюга?

7. Чи відрізняється експериментальне значення швидкості приросту вихідної напруги від номінального значення?

8. В чому причина виникнення вхідних струмів ОП і різниці вхідних струмів? До чого вони

    приводять при роботі схем на ОП?

Примітка: Паспортні дані ОП LM741:

середній вхідний струм ОП       0,08 мкА;

різниця вхідних струмів ОП      0,02 мкА;

напруга зміщення ОП     1 тВ;

вхідний опір ОП     2 МOм;

вихідний опір ОП   75 Ом;

швидкість приросту вихідної напруги     ОП 0,5 В/мкс.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20619. Синтаксическое дерево 93.5 KB
  Синтаксическое дерево. Синтаксическое дерево представляет собой дерево синтаксического разбора сжатом виде и может быть построено на основе синтаксически управляемых определений. Грамматическое правило Семантическое правило Синтаксическое дерево узлы которого могут иметь одного родителя называется направленным ациклическим графом выражений DAG. Для ускорения поиска используется ХЭШ функция по сигнатуре op l r Пример: Построить дерево синтаксического разбора синтаксическое дерево и DAG для выражения.
20620. Семантический анализ 144.5 KB
  Генерация промежуточного кода Основные формы промежуточного кода6 Для примитивных трансляторов используется синтаксическое дерево или DAG Постфиксная запись Трехадресный код: x:=y op z Пример: синтаксическое дерево t1=c t2=bt1 t4=c t5=bt4 t3=t5t2 a=t3 DAG t1=c t2=bt1 t3=t2t2 a=t3 постфиксная запись Трехадресный код представляет собой выражение типа Типы трехадресных конструкций инструкции присвоения где op арифметическая или логическая операция где op унарная операция инструкции копирования инструкции...
20621. Этап генерация кода исполняемой машины 58 KB
  1 a:=bc d:=ac mov R0 b add R0 c → mov a R0 mov R0 b add R0 c mov d R0 2 t:=ab t:=tc t:=t d mov R0 a add R0 b mov R1 c mul R0 R1 mov R1 d div R0 R1 mov t R0 не помещая переменные в регистры Характеристики описывающие целевую машину: набор инструкций вида op destination source способы адресации прямая регистровая абсолютная косвенная Адресация Обозначение Адрес Добавочная стоимость абсолютная регистровая индексированная косвеннорегистровая косвенноиндексированная константа в команде M R CR R CR C M...
20622. Базовые блоки 111.5 KB
  Говорят что трехадресная инструкция вида определяет x и использует y и z. Выход: список базовых блоков такой что каждая трех адресная инструкция принадлежит только одному блоку. Правила: первая инструкция является лидером. любая инструкция являющаяся целевой инструкцией условного или безусловного переходов является лидером.
20623. Многообразие и единство мира 92 KB
  Элементарные частицы фундаментальные частицы и частицы переносчики фундаментальных взаимодействий3. В соответствии с этими представлениями выделяются следующие уровни: Уровни Условные границы Размер м Масса кг Микромир r =108 m = 1010 Макромир r 108 107 m 1010 1020 Мегамир r 107 m 1020 Понятие микромир охватывает фундаментальные и элементарные частицы ядра атомы и молекулы. Элементарные частицы фундаментальные частицы и частицы переносчики фундаментальных взаимодействий Элементарные частицы это частицы входящие в состав...
20624. Мегамир, основные космологические и космогонические представления 115 KB
  среднее расстояние от Земли до Солнца равное 15×1011м. Все планеты остывшие тела светящиеся отраженным от Солнца светом. Солнечная система Девять планет вращающиеся вокруг Солнца принято делить на две группы: планеты Земной группы Меркурий Венера Земля Марс и планетыгиганты Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон. Считается что диаметр Солнечной системы равен приблизительно 6×1016 м: на этом расстоянии планеты удерживаются силой тяготения Солнца.
20625. Мегамир. Основные космогонические представления 81.5 KB
  Звезды их характеристики источники энергии2. Звезды их характеристики источники энергии Более 90 видимого вещества Вселенной сосредоточено в звездах. Именно звезды и планеты были первыми объектами астрономических исследований. Пожалуй лишь диск нашего солнца позволяет реально наблюдать процессы происходящие на поверхности звезды.
20626. Мегамир, основные космогонические представления 107 KB
  Имеются многочисленные данные подтверждающие предположение что звезды образуются при конденсации облаков межзвездной пыли и газа. Глобула становится зародышем будущей звезды протозвездой и начинает светиться так как энергия движения частиц переходит в тепло. Дальнейшее сжатие протозвезды приводит к такому повышению температуры и давления что становятся возможными термоядерные реакции синтеза гелия из водорода. При этом силы тяготения стремящиеся сжать вещество звезды уравновешиваются силами внутреннего давления.
20627. Химическая эволюция Земли 81.5 KB
  Общая теория химической эволюции и биогенезаТеории возникновения жизниГипотеза ОпаринаХолдейна Контрольные вопросыЛитература Ранее уже говорилось о том что использование ЭВМ позволило строить и рассчитывать образование и развитие солнечной системы и Земли в частности на различных моделях. Химическая эволюция Земли В процессе эволюции Земли складывались определенные пропорции различных элементов. Земля наиболее массивная среди внутренних планет прошла сложнейший путь химической эволюции. Следует подчеркнуть что геологическая история Земли...