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

84800. Проверка алгоритма и визуализация данных приложения С++ с использованием команд MatLab 143.5 KB
  MATLAB позволяет управлять, фильтровать и осуществлять предварительную обработку данных. Вы можете исследовать данные для нахождения трендов, проверки гипотез, построения описательных моделей. В MATLAB включены функции для фильтрации, сглаживания, свертки и быстрого преобразования Фурье (FFT).
84801. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УЧЕТА ЗАТРАТ НА СОДЕРЖАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЮ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА 132.81 KB
  Актуальным вопросом организации учета затрат по ремонту объектов машинно-тракторного парка является создание резерва на ремонт, который позволит более равномерно распределять затраты по периодам в течение года, снизит финансовую нагрузку на предприятие в случае необходимости проведения...
84802. Президент Российской Федерации и его полномочия в сфере исполнительной власти 227.5 KB
  Объясняя статус Президента РФ, нужно отметить, что он обладает большими полномочиями в области исполнительной власти. К примеру, Президент формирует Правительство РФ, с согласия Государственной Думы назначает Председателя Правительства РФ, имеет право председательствовать на заседаниях Правительства...
84803. Гидравлика и гидропривод: Методические указания 3.88 MB
  Приведены задания, методические указания к их выполнению, перечислены требования к выполнению курсовой работы по дисциплине «Гидравлика и гидропривод» на примерах расчета и выбора элементов гидроприводов горношахтного и подъемно-транспортного оборудования.
84804. Имущественное и личное страхование, их виды и развитие в условиях перехода к рыночной экономике 633 KB
  Человеку всегда было присуще желание как-то обезопасить себя от вредоносных последствий жизни или хотя бы попытаться свести их к минимуму. Для одних это связано с опасной работой, где высока доля риска. Многие граждане в преддверии старости и связанного с ней снижения трудоспособности...
84805. Методичні рекомендації: Теорія держави і права 421.5 KB
  Індивідуальні завдання виконуються студентами самостійно під керівництвом викладачів. Як правило, індивідуальні завдання виконуються кожним студентом окремо. У тих випадках, коли завдання мають комплексний характер, до їх виконання можуть залучатися кілька студентів.
84806. Анализ пожароопасности котельни 182.89 KB
  Для небольших теплопотребителей источником теплоты служат промышленные и отопительные котельные. Удельный вес их в балансе теплоснабжения составляет значительно большую часть. Несмотря на строительство крупных тепловых электростанций...
84807. Разработка программы на языке Free Pascal 280 KB
  Цель работы: разработать программы на языке Free Pascal. Данные программы должны решать математическую формулу с использованием нестандартных функций, находить значение определенного интеграла и находить максимум и минимум функции.