940

Исследование основных параметров и схем включения операцион-ных усилителей

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В ходе работе были определены параметры операционного усилителя К140УД7 на лабораторном стенде и его зарубежного аналога uA741C в среде моделирования Microcap9: коэффициент усиления ОУ без обратной связи, входные токи, входное напряжение смещения, коэффициент ослабления синфазного сигнала.

Русский

2013-01-06

231.5 KB

56 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Филиал федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский университет

Московский энергетический институт»

в городе Смоленске

Кафедра ЭиМТ

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Исследование основных параметров и схем включения операционных усилителей.

Группа:

ПЭ-09

Студент:

Андрейкин С.А.

Леонтьев Д.В.

Преподаватель:

Амелин С. А.

Смоленск 2012

Цель работы: в лабораторной работе определяется ряд параметров операционного усилителя: коэффициент усиления ОУ без обратной связи, входные токи, входное напряжение смещения, коэффициент ослабления синфазного сигнала. Исследуются также схемы включения операционного усилителя (ОУ) с цепями обратной связи. Определяется влияние параметров ОУ на характеристики реального инвертирующего и неинвертирующего усилителя на его основе.

Описание лабораторной установки: Стенд для выполнения лабораторной работы (рис. 3.1) представляет собой печатную плату, на которой расположен исследуемый ОУ типа К140УД7.

Средняя часть стенда (см. рис. 3.1) используется как наборное поле для реализации необходимых схем включения ОУ. Резисторы, с помощью которых реализуется отрицательная обратная связь, расположены на печатной плате и подключены к выходу ОУ. Цифры, стоящие возле резисторов, указывают на пункты выполняемой работы. При измерении параметров ОУ или исследовании схем включения ОУ необходимые резисторы подключаются к ОУ соединительными проводниками.

Схемы, используемые при выполнении лабораторной работы, изображены на левой и правой частях лабораторного стенда.

Подготовка к работе:  определить по справочнику для ОУ К10УД7 коэффициент усиления без обратной связи АD, коэффициент ослабления синфазного сигнала G. Рассчитать влияние указанных параметров на значение коэффициента усиления неинвертирующего усилителя для двух значений коэффициентов усиления с отрицательной обратной связью КОС = 10; КОС = 100. Резистор RОС выбрать равным 100К и 1000К.

Рис.1

;

При отрицательной обратной связи справедливо:

;   ; .

Ответ: А=0,1 и А=0,01 для Кос равной 10 и 100 соответственно.

На основании решенной задачи можно сделать вывод о том, что коэффициент усиления операционного усилитель, охваченного ООС определяется параметрами обратной связи.   

 

Рис.2 Разводка контактов и устройство ОУ типа К140УД7.

Рабочее задание:

1. Балансировка ОУ.

Собрать схему, приведенную на рис 3.1. Включить стенд. Соединить проводником клемму отрицательного источника со средней точкой потенциометра. Потенциометром установить выходное напряжение, равное нулю.

    

Рис. 3. Схема балансировки ОУ  К140УД7

Вычислить напряжение смещения в схеме до компенсации, для чего отключить напряжение от средней точки потенциометра и измерить выходное напряжение. Тогда  Е=UВЫХОС, где КOC=1+ROC/R1 — коэффициент усиления неинвертирующего усилителя с обратной связью.

.   

2. Измерение коэффициента усиления ОУ без обратной связи

Подключить ко входу ОУ синусоидальный сигнал с минимально возможной частотой, которую может обеспечить звуковой генератор. Получить на выходе ОУ синусоидальный сигнал без искажений (без ограничения). Измерить осциллографом выходное напряжение и напряжение U1. Рассчитать напряжение, действующее между входами ОУ: UД=U1/n, где n=1001

Рис.4.Измерение коэффициента усиления без ОС.

3. Определение входных токов ОУ

Рис. 5 Определение входных токов ОУ         

Произведем исследование в среде моделирования  Microcap9 аналога операционного усилителя К140УД7- uA741C:

Рис. 6.

Состояние ключей К2 и К1

Цепь протекания входных токов

Определяемый ток

К1 — замкнут, К2 — разомкнут 

К1 — разомкнут, К2 — замкнут

К1 — разомкнут, К2 — разомкнут

R1

R2

R1 и R2

IСМ1 = (UВЫХ – UСМ)/ R1

IСМ2 = (UВЫХ – UСМ)/ R2

IСМ2 – IСМ1 = UВЫХ/R

Полученные расчеты полностью идентичны результатам исследования в среде Microcap9.

4.Измерение коэффициента ослабления синфазного сигнала ОУ.

Рис 5. Измерение коэффициента ослабления синфазного сигнала.

5. Исследование неинвертирующего усилителя на ОУ.

Собрать схему усилителя со следующими значениями резисторов:

1) R1 =10К; ROC =100 К.

2) R1 =10К; ROC =1000 К.

Рис 6. Схема неинвертирующего усилителя

КОС  1+ ROC/ R1=1+100/10=11;                КОС  1+ ROC/ R1=1+1000/10=101;

Рис. 7.                                                      Рис. 8.

6. Исследование неинвертирующего повторителя напряжения

Рис 9. Схема неинвертирующего повторителя напряжения на постоянном токе.

Рис 10. Схема неинвертирующего повторителя напряжения на переменном токе.

7. Исследование инвертирующего усилителя.

Собрать схему инвертирующего усилителя, приведенную на рис. 3.6. Подключить резисторы:

1) R1 = 10 К;      RОС = 100 К.

2) R1 = 10 К;      RОС = 1000 К.

Определить для двух случаев значения коэффициентов усиления при подаче на вход постоянного и переменного напряжения. Рассчитать коэффициенты усиления инвертирующего усилителя.

Рис 11. Схемы инвертирующего усилителя

КОС –RОС/R1= –100/10=–10               КОС –RОС/R1= –1000/10=–100

8. Исследование усилителя с дифференциальным входом

Собрать схему усилителя (рис. 3.7), проверить балансировку ОУ. Подключить ко входу ОУ постоянные напряжения: U1=0,2B; U2=–0,3 B. Измерить выходное напряжение и рассчитать коэффициент усиления по  формуле:

Рис. 12. Схема усилителя с дифференциальным входом.

Рис 13.

Рис. 14.  U1 = 0,2 B,     U2 = – 0,2 B;

Рис 15. U1 = – 0,2 B,   U2 = 0,2 B 

Вывод:

В ходе лабораторной работе были определены параметры операционного усилителя К140УД7 на лабораторном стенде и его зарубежного аналога uA741C в среде моделирования Microcap9: коэффициент усиления ОУ без обратной связи, входные токи, входное напряжение смещения, коэффициент ослабления синфазного сигнала. Также, были исследованы схемы включения операционного усилителя (ОУ) с цепями обратной связи. Определено влияние параметров ОУ на характеристики реального инвертирующего и неинвертирующего усилителя на его основе.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40903. Збудження обємних резонаторів 136.5 KB
  Таким чином маємо ортонормованість власних функцій резонатора з нормою яку легко знайти. Таким чином МП – псевдовектор ЕП – вектор. Таким чином для гармонічних полів: . Таким чином довели строге рівняння Пуансона для електростатичної частини полів.
40904. Неоднорідності у хвильоводі 151 KB
  Таким чином ми розв’язали рівняння Максвела, не розв’язуючи їх. (Зауваження: ми не враховували електростатичних полів). Тепер зашиємо розв’язки справа та зліва, наклавши граничні умови при (всі поля повинні бути неперервні)
40905. Струми і напруги в техніці НВЧ 139 KB
  Опір хвильовода теж можна визначити порізному: . Таким чином повний опір залежить від координат. Опір в точці в точці навантаження: . Якщо тобто ми розглянули точку знаходження навантаження маємо опір .
40906. Виявлення сигналів НВЧ 107.5 KB
  Еквівалентна схема діодадетектора: Ідеальна частота оскільки лише та покращити не можна. Визначимо потужність яку цей діод може зареєструвати: знайдемо чутливість приймача на базі квадратичного детектора. Якість детектора .
40907. Лінійний детектор змішувач 143 KB
  Шум завжди підсилюється більше ніж сигнал, тому показує, у скільки разів шум підсилюється більше, ніж сигнал. , бо немає схем в яких . , де - шум, згенерований всередині. Позначено - ми виносимо джерело струму за підсилювач. Погано в формулі те, що залежить від , тобто від оточуючого середовища. Домовились, що . Тоді для добрих приймачів: , де - еквівалентна температура входу (шуму) приймача.
40908. Вимірювання опорів 97 KB
  Нехай в лінію з опором підключили навантаження . , тому частина енергії відбивається. Можна паралельно підключити лінію з закороткою, яку можна рухати вздовж лінії. Це шлейфовий трансформатор або тромбон. Опір шлейфа: . Ми ставимо закоротку на кінці шлейфу, , тоді . Таким чином ми можемо ввести в лінію будь-який реактивний опір (закоротка не вносить активного опору).
40909. Чвертьхвильовий трансформатор 81.5 KB
  Таким чином, для узгодження опір необхідно включати в паралельний коливальний контур. Тепер ми знаємо повну теорію узгодження.Щоб збільшити ширину смуги пропускання, використовують більш складні ланцюги, це зв’язані ланцюги, тут смуга пропускання ширша: А що робити, якщо необхідно узгодити комбінований опір
40910. Заміна ліній передачі зосередженими елементами 140.5 KB
  Для чотириполюсника на зосереджених елементах. Задача: Представимо трансформатор у вигляді зосереджених елементів ТФВЧ.
40911. Вимірювання потужностей НВЧ 138.5 KB
  НВЧ Струмів майже немає Струми максимальні Подаємо НВЧ, тобто болометр перегрівається, баланс порушується. Для встановлення балансу опір збільшуємо так, щоб загальна потужність: . Для точності використовують . Інколи потрібно зменшити падаючу потужність. Для цього використовують атенюатори (поглинаюча пластина, що вставляється в хвилевід).