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

6 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

15574. Представление информации в антимонопольный орган 24 KB
  34. Представление информации в антимонопольный орган1. Юридические лица индивидуальные предприниматели обязаны представлять в антимонопольный орган его должностным лицам по его мотивированному требованию в установленный срок необходимые документы материалы объясне...
15575. Обязанности антимонопольного органа по соблюдению коммерческой, служебной и иной охраняемой законом тайны 27 KB
  35. Обязанности антимонопольного органа по соблюдению коммерческой служебной и иной охраняемой законом тайны1. Сведения составляющие коммерческую служебную и иную охраняемую законом тайну и полученные антимонопольным органом при осуществлении своих полномочий не под...
15576. Организация и проведение проверок в сфере рекламы 23 KB
  35.1. Организация и проведение проверок в сфере рекламы 1. Государственный надзор в сфере рекламы осуществляется в порядке установленном Правительством Российской Федерации.2. К отношениям связанным с организацией и проведением проверок юридических лиц индивидуальн
15577. Решения и предписания антимонопольного органа по результатам рассмотрения дел, возбужденных по признакам нарушения законодательства Российской Федерации о рекламе 69.5 KB
  36. Решения и предписания антимонопольного органа по результатам рассмотрения дел возбужденных по признакам нарушения законодательства Российской Федерации о рекламе1. Антимонопольный орган в пределах своих полномочий возбуждает и рассматривает дела по признакам нару
15578. Оспаривание решений и предписаний антимонопольного органа 28 KB
  37. Оспаривание решений и предписаний антимонопольного органа1. Решение предписание антимонопольного органа могут быть оспорены в суде или арбитражном суде в течение трех месяцев со дня вынесения решения выдачи предписания.2. Подача заявления о признании недействительн
15579. Ответственность за нарушение законодательства Российской Федерации о рекламе 112 KB
  38. Ответственность за нарушение законодательства Российской Федерации о рекламе1. Нарушение физическими или юридическими лицами законодательства Российской Федерации о рекламе влечет за собой ответственность в соответствии с гражданским законодательством.2. Лица прав...
15580. Вступление в силу настоящего Федерального закона 11.5 KB
  39. Вступление в силу настоящего Федерального закона1. Настоящий Федеральный закон вступает в силу с 1 июля 2006 года за исключением части 3 статьи 14 части 2 статьи 20 и пункта 4 части 2 статьи 23 настоящего Федерального закона.2. Часть 2 статьи 20 и пункт 4 части 2 статьи 23 настоящего ...
15581. Регулирование отношений в сфере рекламы со дня вступления в силу настоящего Федерального закона 24.5 KB
  40. Регулирование отношений в сфере рекламы со дня вступления в силу настоящего Федерального закона1. Со дня вступления в силу настоящего Федерального закона признать утратившими силу:1 Федеральный закон от 18 июля 1995 года № 108ФЗ О рекламе Собрание законодательства Росс...
15582. Маркушин А.Г. К РАЗРАБОТКЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ СЫПУЧЕГО ТЕЛА С ТВЕРДЫМ ЗЕРНОМ 79.88 KB
  Маркушин А.Г. К РАЗРАБОТКЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ СЫПУЧЕГО ТЕЛА С ТВЕРДЫМ ЗЕРНОМ Сыпучее тело отдельные зерна которого не испытывают пластических деформаций ни при каких обстоятельствах его переработки будем называть твердозёренным сыпучим материалом или сыпу