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

8 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

23711. Математические выражения и математические модели 76.5 KB
  а Графическая модель: Не известно количество девочек x – одна часть и мальчиков но сказано что мальчиков в 3 раза больше x3 или 3x – вторая часть всего целое 48 человек. x 3x = 48 x x3 = 48 Используем свойство 1 при умножении: a1 = 1a: 1x 3x = 48 x1 x3 = 48 Используем распределительное свойство умножения: ab c = ab ac: x1 3 = 48 Найдём сумму стоящую в скобках: 4x = 48 x4 = 48 Что бы найти неизвестный множитель надо произведение разделить на известный множитель: x = 48 : 4 x = 12 x –...
23712. Степень числа 46.5 KB
  Цели урока: – сформировать понятие степени способность к чтению и записи выражений со степенями; – повторить и закрепить смысл умножения натуральных чисел понятия простого и составного числа зависимость между компонентами и результатами арифметических действий тренировать вычислительные навыки способность к анализу и решению задач Самоопределение к деятельности. – Доброе утро ребята – Что нового и интересного вы узнали на предыдущих уроках Мы научились раскладывать числа на простые множители находить НОД и НОК чисел разными...
23713. Задачи для самопроверки (подготовка к контрольной работе) 99 KB
  – Какие свойства чисел используются при упрощении буквенных выражений Переместительное сочетательное распределительное. На доске: – Какие методы работы с моделями мы знаем Нахождение значений выражений решение уравнений используя распределительное свойство метод проб и ошибок метод полного перебора решение уравнений методом весов. 1 16x – 7x – 2x = x16 – 7 – 2 = 7x; Используем распределительное свойство умножения относительно вычитания ac – bc = ca – b 2 x : 5 Количество варенья в одной...
23714. Запись, чтение и составление выражений 40.5 KB
  Цели урока: формировать представление о математических выражениях как о словах математического языка повторить понятия числового и буквенного выражения учить делать перевод текстов с русского языка на математический и наоборот повторить и закрепить приёмы устных вычислений нумерацию натуральных чисел смысл сложения и вычитания взаимосвязь между ними сложение и вычитание многозначных чисел решение задач понятие периметра многоугольника развивать внимание логическое мышление способности к обобщению исследовательские умения...
23715. Запись, чтение и составление выражений 58 KB
  Запишите выражения для ответа на вопрос задачи: а Площадь прямоугольника с см2 а ширина – 7см. – Почему в классе разные ответы а часть ребят совсем не справилась с заданием Что необходимо знать что бы с заданием справились все Для решения первой задачи надо знать как найти ширину прямоугольника по его площади и длине а для решения второй задачи формулу площади прямоугольника. – Поднимите руку те кто не знает формулу нахождения площади прямоугольника К решению этой задачи учащиеся были подготовлены на этапе актуализации по этому...
23716. ХУДОЖНЄ ВИХОВАННЯ В УМОВАХ НОВОЇ ЕСТЕТИЧНОЇ СОЦІАЛЬНОЇ РЕАЛЬНОСТІ В УКРАЇНІ 71 KB
  На основі аналізу феномена „масова культура” з’ясувати проблему його впливу на поведінку людей та необхідність прищеплення естетичного смаку особистості...
23717. Значение выражения, урок рефлексии 59 KB
  Повторить и закрепить понятия буквенного и числового выражения взаимосвязь между арифметическими действиями решение уравнений на сложение и вычитание алгоритмы сложения и вычитания многозначных чисел. Здравствуйте ребята Чему мы учились на прошлых уроках Составлять читать и записывать математические выражения. В каком виде мы записывали ответ В виде числового или буквенного выражения.
23718. Значение выражения 66 KB
  – Какие выражения ещё мы учились составлять и записывать Буквенные выражения. – Сегодня на уроке мы продолжим работать с буквенными выражениями. – Как вы думаете что можно делать с буквенными выражениями Находить их значения.
23719. Метод весов 52.5 KB
  – Решите уравнение: а методом проб и ошибок; б методом перебора: 3. Решите уравнение: 3а 33 = 8а 8 3. – Чем отличается это уравнение от уравнений которые решали раньше В этом уравнении переменная стоит в обеих частях уравнения. – Как же быть Надо найти способ который позволит решить такое уравнение.