20930

ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ІНВЕРТУЮЧОГО І НЕІНВЕРТУЮЧОГО ПІДСИЛЮВАЧІВ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Величина напруги вимірюється вольтметром . Набуті значення вихідної напруги занести у відповідні рядки табл.1 і заносячи набуті значення вихідної напруги у відповідні рядки табл. Коефіцієнт підсилення напруги Ku характеризує здатність ОП усилювати диференціальний сигнал що подається на його входи: Вхідна напруга зсуву Uзс обумовлена в основному неідентичністю транзисторів вхідного каскаду ОП.

Украинкский

2013-08-01

437.5 KB

6 чел.

Лабораторна робота №5

ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ІНВЕРТУЮЧОГО І НЕІНВЕРТУЮЧОГО ПІДСИЛЮВАЧІВ

        Мета роботи: Експериментальне визначення передавальних характеристик інвертуючого і неінвертуючого підсилювачів, побудованих на базі операційних підсилювачів.

Порядок виконання роботи

Робота виконується на стенді ЕС-23

.

1. Дослідження неінвертуючого підсилювача (рис.5.1)

     Рис.5.1.

    

   1.1. Встановити змінну пластину № 1.2.

1.2. На панелі “Підсилювач, компаратор” натиснути кнопку “НП”, а також встановити коефіцієнт посилення рівний 1, натискуючи кнопку “1”.

1.3. На панелі джерело “Джер.2“ натиснути кнопку вибору  режиму постійного струму..

1.4 Включити стенд.

1.5 Обертаючи ручку джерела “Джер.2”  встановити на вході підсилювача значення напруг, вказані у верхньому рядку табл.5.1. Величина напруги вимірюється вольтметром "".

Напругу на виході підсилювача виміряти за допомогою вольтметра "Uвих " і результати записати в другий рядок табл. 5.1

1.6. Повторити експеримент по п. 1.5. двічі: для значень коефіцієнта k=10 і k=100. Вибір цих значень, здійснюється натисненням  відповідної кнопки  “10” або “100” на панелі “Підсилювач, компаратор”.

Набуті значення вихідної напруги занести у відповідні рядки табл. 5.1.

1.7. Вимкнути стенд.

2. Дослідження інвертуючого підсилювача (рис.5.2)

    Рис.5.2.

  1.  Встановити змінну пластину  №1.3.

2.2 На панелі “Підсилювачі, компаратор” натиснути кнопку “ІУ”, а також встановити коефіцієнт підсилення,  рівний 1, натиснувши кнопку  «1».

  1.  На панелі джерела «Джер. 1» натиснути кнопку вибору режиму постійного струму.
    1.  Повторити дії пп.1.4, 1.5, 1.6, змінюючи вхідну напругу підсилювача обертанням ручки джерела Джер.1 і заносячи набуті значення вихідної напруги у відповідні рядки табл. 5.1

Таблиця. 5.1

Підсилю-вач

Uвх,. В

+2.5

+2

+1.5

+1

+0.5

+0.2

+0.1

+0.05

Неінвер-туючий

Uвих,В

k=1

Uвих, В

k=10

Uвих, В

k=100

Інвер-

туючий

Uвих, В

k=1

Uвих, В

k=10

Uвих,В

k=100

       

Продовження Табл.5.1.

Підси-лювач

Uвх,В

0

-0.05

-0.1

-0.2

-0.5

-1

-1.5

-2

- 2.5

Неін-вер-тую-чий

Uвих,В

k=1

Uвих,В

k=10

Uвих,В

k=100

Інвер-

тую-чий

Uвих,В

k=1

Uвих,В

k=10

Uвих,В

k=100

3. За даними табл. 5.1. побудувати передавальні характеристики неінвертуючого і інвертуючого підсилювачів для значень коефіцієнтів посилення 1, 10, 100.

Стислі теоретичні відомості

 Операційним підсилювачем (ОП) називається диференціальний підсилювач електричних сигналів, у якого вихідна напруга пропорційна різниці вхідних напруг  і  (рис.5.3):

,

де до – коефіцієнт посилення ОП по напрузі.

Вхід х1 ОП, на який подається напруга  U, називається інвертуючим, а інший вхід, відповідно – неінвертуючим.  Струми, що протікають по вхідних ланцюгах ОП,  визначаються вхідним опором ОП.

 ОП є багатокаскадним підсилювачем постійного струму, що задовольняє таким умовам:

  •  коефіцієнт посилення по напрузі ОП  прямує до нескінченності і в реальних схемах складає ;
  •  вхідний опір прагне до нескінченності ;
  •  вихідний опір  прагне до нуля (Rвых > 0),  але в реальних схемах його типове значення для більшості схем ОП приймається рівним 2 кОм;
  •  якщо диференційна вхідна напруга  ΔU = Ux2Ux1           дорівнює     нулю, то вихідна напруга прагне також до нуля .

Розрізняють статичні і динамічні експлуатаційні параметри ОП.

Статичні параметри несуть інформацію про  характеристики і похибки ОП, які визначаються при повільній зміні сигналу.  Основні статичні параметри ОП такі.

Коефіцієнт підсилення  напруги Ku характеризує здатність ОП усилювати диференціальний сигнал, що подається на його входи:

 

Вхідна  напруга зсуву Uзс,  обумовлена, в основному, неідентичністю транзисторів вхідного каскаду ОП. Наявність цієї напруги приводить до порушення умови   . Чисельно Uзс дорівнює значенню напруги, яку необхідну подати на вхід ОП, щоб вихідна напруга дорівнювала нулеві. Типове значення Uзс складає одиниці або десятки мілівольт, а для прецизійних ОП (наприклад К140УД17, К140УД25) – не більше декількох десятків мікровольт.

Вхідний струм (Iвх)  - струм, який протікає у вхідному ланцюзі ОП  для забезпечення необхідного режиму його роботи. Типове значення Iвх приймає значення від  декількох десятків наноампер до декількох мікроампер.

Різниця вхідних струмів ΔIвх =/ Iвх1-Iвх2/ - струм зсуву, обумовлений неоднозачностью величин коефіцієнтів посилення транзисторів вхідних каскадів ОП. Типові значення - від десятків мікроампер до одиниць наноампер.

Коефіцієнт  п ослаблення синфазного сигналу, визначається як відношення напруги синфазного сигналу, поданого на обидва входи ОП, до диференціальної вхідної напруги, яка забезпечує на виході такий же сигнал, що і у разі синфазної напруги:

До основних динамічних параметрів, що характеризують швидкодію ОП,  відносяться наступні параметри.

Частота одиничного підсилення fmax - значення частоти, на якій модуль коефіцієнта підсилення ОП рівний одиниці. Типове значення fmax  лежить в діапазоні 105- 106 Гц,

Швидкість зміни вихідної напруги  - максимально можлива швидкість зміни вихідної напруги в разі подачі на вхід ОП імпульсу прямокутної форми. Для найпоширеніших типів ОП  значення знаходиться в діапазоні 0.1 – 10 В/мкс.

Експлуатаційні параметри ОП визначають допустимі режими роботи його вхідних і вихідних ланцюгів, а також вимоги до напруги живлення.  

У переважній більшості випадків ОП працює в сукупності з електричними ланцюгами, що пов'язують його вихід з інвертуючим входом і створюючими таким чином негативний зворотний зв'язок.

Прикладом такої схеми є неінвертуючий підсилювач        (рис. 5.3.). Значення резистора ланцюга зворотного зв'язку в цій схемі вибирається набагато менше вхідного опору ОП.  Тому при розгляді роботи цієї схеми ми маємо право нехтувати вхідними струмами ОП.

      Рис.5.3.

Напруга на інвертуючому вході таким чином пов'язана з вихідною напругою  і вхідною напругою  U X

 ,

далі можна одержати:

 

.

Якщо знехтувати величиною 1/K, то можна одержати рівняння, що пов'язує вхідну напругу  з вихідною :

,

де     -   коефіцієнт підсилення неінвертуючого підсилювача .

′′

З даної формули видно важливу першу властивість, притаманну всім схемам на ОП, охопленому негативним зворотним зв'язком: робота схеми визначається тільки параметрами ланцюга зворотного зв'язку і не залежить від параметрів ОП.

Другу властивість схем з негативним зворотним зв′язкомможна знайти, підставивши значення Uy у вираз для визначення Ux

, тобто

напруги на обох входах ОП рівні.

Використовуючи ці дві властивості, розберемо роботу інвертуючого підсилювача (рис.5.4.).

    Рис.5.4.

З другої властивості схем із зворотнім зв′язком витікає, що напруга на інвертуючому вході рівна нулю, а це значить, що  Ux і  завжди мають протилежну полярність. По першому закону Кирхгофа (рис.5.4) одержуємо:. Це можна  записати ,  якщо знехтувати значенням вхідного струму ОП.     Тому

.

Звідси витікає рівняння інвертуючого підсилювача:

,

в якому  - коефіцієнт підсилення інвертуючого підсилювача.

Графічно зв'язок між вхідними і вихідними напругами електронних вузлів описується передавальною характеристикою. На рис.5.5 представлені передавальні характеристики інвертуючого (ІП) і неінвертуючого (НП) підсилювачів, для випадків, коли .

Рис.5.5.

Максимум  модуля значення вихідної напруги  ОП визначається величиною напруги живлення. Це значення вихідної напруги називається напругою насичення.  Cлід сказати, що вказані вище дві властивості охопленого від′ємним зворотним зв′язком ОП існують лише тоді, коли модуль вихідної напруги ОП менший за модуль напруги насичення.

    

  Контрольні питання

  1.  Назвіть основні ознаки операційного підсилювача.
  2.  НазвІть відомі Вам параметри операційних підсилювачів.
  3.  Які літери застосовуються для позначення операційного підсилювача,  яке входить в найменування мікросхем ?
  4.  Що таке синфазний сигнал і що таке “коефіцієнт послаблення синфазного сигналу”?
  5.  Поясніть походження назв підсилювачів, які вивчаються в даній лабораторній роботі.
  6.  Чим відрізняється реальний операційний підсилювач від ідеального?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42569. Управление режимами энергосистем и автоматизации 101.5 KB
  Харьков 2011 ТЭС1 : Рэ1=8952 МВт Ропт1=1164 МВт ТЭС2 : Рэ2=1243 МВт Ропт2=1536 МВт ТЭС3 : Рэ3=4899 МВт Ропт3=4867 МВт – необходимо оптимизировать. Блок 31 Блок 32 Блок 33 Отключаем блок №3 ТЭС3 ТЭС1 : Рэ1=8952 МВт Ропт1=1164 МВт ТЭС2 : Рэ2=1243 МВт Ропт2=1536 МВт ТЭС3 : Рэ3=3298 МВт Ропт3=3744 МВт.
42570. Дослідження базових схем підсилюваньних каскадів на польових транзисторах 168 KB
  Среди базовых каскадов на полевых транзисторах на практике наибольше распространение получили каскады с общим истоком аналог ОЭ и истоковые повторители аналог ОК показанные в двух модификациях на рис.4 и отличающиеся способом реализации статического режима: смещение обеспечивается или за счет падения напряжения на резисторе включенном в цепь истока рис. 4 а в или за счет подачи на затвор дополнительного напряжения рис. Рис.
42571. Найти минимальную сумму элементов в строках двумерного массива 45 KB
  Тот же самый результат можно получить и в результате компьютерной проверки. В результате ручной проверки мы доказали, что программа работает правильно.
42572. Командный процессор операционной системы Windows Xp 2000 40 KB
  Харьков 2010 Результаты выполнения работы C: md p10b C: cd p10b C: p10b md Kunchenko C: p10b md Sterlik C: p10b cd Sterlik C: p10b Sterlik copy con Sterlik.txt Sterlik Dmutro p10b ^Z^Z Ctrl Z Z Скопировано файлов: 1 C: p10b Sterlik cd p10b C: p10b cd Kunchenko C: p10b Kunchenko copy con Kunchenko.txt Kunchenko leksey p10b Dir ^Z^Z Ctrl Z Z Скопировано файлов: 1 C: p10b Kunchenko cd p10b C: p10b cd Sterlik C: p10b Sterlik dir w Содержимое папки C: p10b Sterlik [.] sterlik.
42573. Файловый менеджер FAR 33.5 KB
  040 Memory lod 57 106 bytes in 4 files Sterlik Sterlik Kunchenko Kunchenko lexey.doc Sterlik2.doc Sterlik1.doc...
42574. Расчет перевозки коммерческого груза несколькими рейсами 32 KB
  При недостаточном количестве транспортных средств для перевозки груза одним рейсом и при заданной величине времени отведенного на перевозку груза необходимо определить минимальное количество автомобилей и ВС необходимых для перевозки груза несколькими рейсами.mx = Tотв Твсп 1 2L V Tпр ...
42576. Контроль формирования себестоимости производства продукции (работ, услуг) на ЗАО «Пролетарий» 238.66 KB
  Изучить теоретические основы и нормативное регулирование учета и контроля себестоимости производства продукции (работ, услуг), дать организационно-правовую и экономическую характеристику исследуемого предприятия; оценить состояние учета себестоимости производства продукции (работ, услуг) на предприятии; дать анализ контроля себестоимости производства продукции (работ, услуг) на анализируемом предприятии;
42577. Архиватор WinRar 36.5 KB
  Запустить проводник Windows найти на диске файл более 100Кб скопировать его в папку 1. Найти на диске несколько папок и файлов 5 скопировать их в папку 2. При помощи кнопки dd – добавить в архив файл находящийся в папке 1 без папки.rr Записать время работы архиватора и размер полученного файла.