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

7 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

4821. Геометрия Лобачевского. Геометрия кривых поверхностей 31.5 KB
  Геометрия Лобачевского. Н.И. Лобачевскийв 1826г. впервые построил и развил одну из возможных геометрий, где аксиома (А) не имеет места. Геометрия Лобачевского основывается на тех же аксиомах, что и евклидова геометрия, за исключением аксиомы о парал...
4822. Основные понятия и принципы системы Delphi 454 KB
  Основные понятия и принципы системы Delphi. Цель: Дать студентам общие сведения об объектно-ориентированном языке программирования Delphi. План занятия. Организационный момент. Изучение нового материала. Контрольные вопросы. ...
4823. Основы программирования на языке Turbo Pascal 246 KB
  Основы программирования Цель: Дать студентам основы программирования. Задачи: Воспитательная: повторение уже изученного языка программирования TurboPascal. Учебная: научить правильно применять константы и переменные. Развивающая: развитие вним...
4824. Создание первой программы на языке Turbo Pascal 184 KB
  Создание первой программы. Цель: Показать студентам пример создания программы. Задачи: Воспитательная: повторение уже изученного языка программирования TurboPascal. Учебная: научить создавать программы. Развивающая: развитие внимательности. Пл...
4825. Создание первой программы в языке Turbo Pascal 94.5 KB
  Создание первой программы. Цель: Показать студентам управление программой при помощи меню. Задачи: Воспитательная: повторение уже изученного языка программирования TurboPascal. Учебная: научить создавать программы. Развивающая: развитие внимат...
4826. Отладка программ на языке Pascal 185 KB
  Отладка программ Цель: Дать студентам понятие ошибки, причины их возникновения. Задачи: Воспитательная: любая программа несовершенна, всегда находятся ошибки, исправить которые требует время. Учебная: обнаруживать ошибки и вовремя исправлять их. Раз...
4827. Управляющие структуры Object Pascal 273.5 KB
  Управляющие структуры ObjectPascal. Цель: Повторение со студентами управляющих структур Pascal. Задачи: Воспитательная: необходимость повторения. Учебная: повторение управляющих структур и их применение в среде разработки ObjectPascal. Р...
4828. Символы и строки в среде разработки Object Pascal 80 KB
  Символы и строки. Цель: Повторение со студентами записи символов и строк. Задачи: Воспитательная: необходимость повторения. Учебная: повторение записи символов и строк в среде разработки ObjectPascal. Развивающая: развитие внимательности. План...
4829. Консольное приложение. Создание приложения под DOS 87.5 KB
  Консольное приложение. Цель: Создание консольного приложения. Задачи: Воспитательная: необходимость повторения. Учебная: создание приложения под DOS. Развивающая: развитие внимательности. План занятия. Организационный момент. Изучение но...