71040

Исследование дифференциального усилителя постоянного тока

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цель работы: Ознакомиться с принципом работы ДУ выполненного в виде полупроводниковых микросхем. Снять частотную характеристику, снять зависимость между входным и выходным напряжением. Перечень используемого оборудования: Комплект оборудования для проведения лабораторных работ по промышленной электронике К4824...

Русский

2014-11-01

143 KB

10 чел.

Лабораторная работа №2

Исследование дифференциального усилителя постоянного тока.

Цель работы: Ознакомиться с принципом работы ДУ выполненного в виде полупроводниковых микросхем. Снять частотную характеристику, снять зависимость между входным и выходным напряжением.

  1.  Перечень используемого оборудования:
  •  Комплект оборудования для проведения лабораторных работ по промышленной электронике К4824
  •  Техническое описание по эксплуатации К4824

  1.  Краткие теоретические сведения

Дифференциальный усилитель является основой двухвходовых усилителей симметричных и несимметричных сигналов, в том числе операционных усилителей.

Важнейшее требование, которое должно выполняться в схеме дифференциального усилителя, - идентичность параметров элементов, входящих в противоположные его плечи. Небольшие различия характеристик транзисторов и резисторов, образующих этих плечи, после усиления сигнала приводят к недопустимому дрейфу нуля на выходе усилителя.

Uвых

                                             Uсм =

Ку

В дифференциальном каскаде, выполненном на кристалле микросхемы, представляется возможность формирования элементов схемы (транзисторов, резисторов), весьма близких не только по своим параметрам , но и по температурным и другим зависимостям, так как эти элементы выполнены на одном и том же кристалле и едином технологическом процессе. В этом состоит важнейшее преимущество интегрального ДУ перед аналогичной схемой на дискретных компонентах.

В данной работе дано основное отличие усилителей постоянного тока (УПТ) от усилителей переменного тока. Оно заключается в том, что нижняя граница их полосы пропускания соответствует нулю. УПТ используется для усиления постоянных по уровню или медленно изменяющихся электрических сигналов.

Для соединения отдельных каскадов усиления применяется только непосредственная связь, выход предыдущего каскада омически связан с входом последующего.

Поскольку в цепях связи УПТ отсутствуют реактивные элементы, то через усилитель одновременно могут проходить полезный усиливаемый сигнал и сигнал помехи. Сигнал помехи может появиться на входе под воздействием различных дестабилизирующих факторов (изменение источника питания, температур и др.).

Самопроизвольные изменения усиленного сигнала, обусловленные внутренними процессами, называются дрейфом нуля УПТ.

Uдр. = UдрmaxUдрmin, при Uвх = const

Для качественной оценки различных УПТ по значению дрейфа пользуются понятием дрейфа нуля, приведенного по входу усилителя

Uдрmax – Uдрmin

                                   d =

Кu

где Кu – коэффициент усиления по напряжению.

Основными способами снижения дрейфа нуля являются:

  •  жесткая стабилизация источников питания усилителей;
  •  использование ООС;
  •  применение балансных компенсационных схем УПТ;
  •  использование элементов с нелинейной зависимостью параметров от температуры.

Широко применяют параллельно – балансные каскады, обладающие меньшим дрейфом, чем схемы с непосредственной связью.

Параметрами, которые характеризуют работу ДУ являются Ку (1103), большое входное и малое (десятки Ом) выходное сопротивление, устойчивость к воздействию помехи и др. ДУ имеет два сигнальных входа, является входным каскадом ОУ. Питание ДУ осуществляется от двух разнополярных источников питания одинакового напряжения. Коэффициент усиления определяется параметрами цепи ООС (при отсутствии ООС даже крайне малый сигнал “шума” на входе ОУ даст на выходе ОУ напряжение, близкое к напряжению насыщения).

Дифференциальный коэффициент усиления каскада, независимо от способа передачи входного сигнала равен:

           ΔUК1 - ΔUК2       UВых

                                        К =                        =

           ΔUВх1 – ΔUВх2    UВх

Таким образом, дифференциальный усилитель характеризуется коэффициентом усиления разности входных напряжений.

Порядок проведения лабораторной работы

  •  Соберите схемы согласно рис.1

R1 – 4,7кОм

R2 – 2,2кОм

R3 – 1кОм

R4 – 10кОм

С1; С2 – 0,22мF

Операционный усилитель – К118УД1Б

Установите ручками “+15V”, “-15V” на блоке ПГС по вольтметру блока напряжение данных источников 6,3В, и только затем подключите схему к гнездам “+15V”, “-15V”,“±5V”.

Изменяя резистором R2 напряжение, снять передаточную характеристику UВых = f (UВх). Данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

UВх, мВ

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

2

RОС  =   

       RОС

Ку=       =

       RВх

UВых, В

    UВых

Ку=        

      UВх

RВх =

По результатам измерений построить график зависимости UВых = f (UВх) и определить диапазон входных напряжений

UВх min =

UВх max =

соответствующий рабочему участку характеристики.

В пределах рабочего участка передаточной характеристики усилителя определить по экспериментальным данным коэффициент усиления в целом   

                    ΔUВых  

           Ку =

                    ΔUВх

и сравнить его с ожидаемым, полученным в результате расчета по данным схемы усилителя

              RОС

    Ку=       

            RВх

Определить по формуле напряжение смещения нуля

          UВых 

Uсм  =                                 (UВх = 0)      

           Ку

Подключите схему к гнездам “Um”, установите на блоке ПГС переключатель формы сигналов в положение “синусоида”, включите тумблер ГСВКЛ и подайте на вход схемы напряжение 25мВ.

Устанавливая на блоке ПГС частоту сигнала F = 100, 1000, 5000, 10000, 20000Гц, снимите зависимость коэффициента усиления усилителя  

                    UВых  

           КU =                от частоты сигнала f.

                    UВх

Результаты измерений занести в таблицу 2

Таблица 2

F, Гц

100

1000

2000

10000

20000

100000

200000

300000

UВых, В

UВх

Ку

UВх = 25мВ

Для определения амплитудной характеристики усилителя             UВых = f (UВх) на частотах согласно таблицы 2, подайте входной сигнал от 0 до ограничения выходного сигнала.

Рассчитать Ку и занести в таблицу 2.

По результатам измерений построить частотную характеристику    Ку = f (F). По окончании измерений поставьте переключатель блока ПГС в положение “Выключено”, а ручки “+15V”, “-15V” в левое крайнее положение.

Сделать вывод о проделанной работе, исходя из результатов измерений.

Содержание отсчета.

  1.  Название и цель работы.
  2.  Схема лабораторной установки.
  3.  Таблица измерений, графики.
  4.  Формулы для расчета и расчет искомых параметров.
  5.  Вывод по работе.

Контрольные вопросы.

  1.  Какие ИС называются аналоговыми?
  2.  Объясните принцип работы дифференциального усилителя?
  3.  Что такое операционный усилитель (ОУ)?
  4.  Какими основными параметрами характеризуется ОУ?
  5.  Расшифровать обозначение К118УД1Б
  6.  Основные параметрами К118УД1Б
  7.  Объясните особенности межкаскадных связей в УПТ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26172. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ 314.5 KB
  В печени основное количество глюкозы откладывается запасается в виде гликогена а остальная глюкоза идёт в общий кровоток для питания других клеток. В состоянии натощак вне приёма пищи гликоген в печени постепенно распадается до глюкозы и глюкоза из печени уходит в общий кровоток к другим тканям. Эти механизмы поддерживают концентрацию глюкозы в крови на постоянном уровне: 3. Это реакция фосфорилирования глюкозы за счёт АТФ.
26173. Синтез пуриновых нуклеотидов 145.5 KB
  Пурины выводятся в разном виде у беспозвоночных в виде аммиака у рыб и моллюсков мочевины реже аллантоиновой кислоты у человека приматов ящериц и зме в виде мочевой кислоты. Человек выводит в сутки около 15 граммов мочевой кислоты в день причем не более 60 эндогенных пуринов остальное пурины пищи. При гиперурикемии и нарушениях почечной экскреции уратов усиленное кишечное выведение и бактериальное превращение мочевой кислоты и мочевины имеют отношение к возникновению язвенных поражений ЖКТ при уремии. Продукция мочевой кислоты в...
26174. ОБМЕН СЛОЖНЫХ БЕЛКОВ 314.5 KB
  Мононуклеотид состоит из трех частей: 1 азотистого основания у всех нуклеиновых кислот пентозы рибозы у РНК или дезоксирибозы у ДНК вместе они составляют нуклеозид и остатка фосфорной кислоты. НОМЕНКЛАТУРА НУКЛЕОТИДОВ Азотистое основание Нуклеозид Нуклеотид Аденин Аденозин аденозинмонофосфатАМФ Гуанин Гуанозин гуанозинмонофосфатГМФ Урацил Уридин уридинмонофосфат УМФ Тимин Тимидин тимидинмонофосфат ТМФ Цитозин Цитидин цитидинмонофосфат ЦМФ ТМФ встречается только в ДНК а УМФ только в РНК. В составе нуклеиновых кислот...
26175. ПАРАМЕТАБОЛИЗМ 130 KB
  Ферментативное взаимодействие белков с углеводами наблюдается в норме в результате чего образуются сложные белки гликопротеины. Интенсивно гликируются как правило альбумины и глобулины эти белки плазмы крови содержат много фруктозоамина а также белки находящиеся в инсулиннезависимых тканях. Это коллаген кристаллины белки хрусталика глаза некоторые другие белки. Долгоживущие белки также подвергаются карбомоилированию с последствиями характерными для сахарного диабета например катаракта.
26176. Соединительная ткань. Межклеточное вещество 71.5 KB
  оединительная ткань составляет до 50% массы человеческого организма. Это связующее звено между всеми тканями организма. Различают 3 вида соединительной ткани. Соединительная ткань может выполнять как самостоятельные функции, так и входить в качестве прослоек в другие ткани
26178. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА БЕЛКОВ 1.8 MB
  Но встречаются и молекулы содержащие от 10 до 100 аминокислот они относятся к группе небольших ПОЛИПЕПТИДОВ крупные же полипептиды могут содержать и более 100 аминокислот. Следовательно все эти 20 аминокислот имеют совершенно одинаковый фрагмент молекулы. Молекулы воды структурированы и образуют кластеры. В эти кластерные структуры хорошо встраиваются молекулы которые сами являются полярными потому что полярные вещества хорошо растворимы в воде.