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

62 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

20760. Определение твердости металлов По Бринеллю и Роквеллу 237.6 KB
  Лабораторная работа № 1 Тема: Определение твердости металлов По Бринеллю и Роквеллу Выполнил: Учащийся гр. Цель работы: ознакомиться с методами и способами испытаний твердости металлов. Методы измерения твердости: статического и ударного вдавливания царапин отскока и другие. Таблица 1 Сравнительные значения твердости...
20761. Определение механических свойств металлов при испытании на растяжение 184.58 KB
  Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали и схемы определения характеристик прочности Для нагрузки Рпц удлинение образца пропорционально усилию растяжения и при его снятии образец восстанавливает свои первоначальные форму и размеры; Рт усилие предела текучести физического соответствует нагрузке когда деформация образца происходит без ее увеличения;т предел текучести физический. Эти показатели определяют когда пластическая деформация образца достигает 02 от его рабочей длины l0. Усилие Pk меньше P max что...
20762. Микроскопический анализ металлов и сплавов 138.25 KB
  Если в задачу изучения микроструктуры входит определение размера зерна то рекомендуется использовать метод визуального сравнения зерен изучаемой микроструктуры при увеличении х100 со стандартной шкалой размеров зерна по ГОСТ 653982 рис. Устанавливается номер балл зерна затем по номеру используя табл.10 определяется поперечный размер зерна мм его площадь мм2 и количество зерен на площади шлифа в 1 мм2.10 Характеристика оценки зерна в зависимости от его номера Продолжение таблицы 1.
20763. Испытание свойств формовочных смесей 146.22 KB
  Литейное производство Лабораторная работа №12 Испытание свойств формовочных смесей Цель работы: изучение методов определения газопроницаемости и прочности формовочных смесей и влияния состава смеси на ее свойства. Лабораторные бегуны; лабораторный копер; технические весы с разновесами; сушильный шкаф с термометром для измерения температуры до 300 С; приборы для определения пределов прочности смеси при растяжении и сжатии; металлическая гильза с поддоном; выталкиватель; стержневой ящик; мензурка; коробка для смесей; сухой песок; формовочная...
20764. Изучение процесса сварки плавлением. Выбор режима ручной дуговой сварки конструкций из стали 267.5 KB
  Сварка металлов Лабораторная работа №14 Изучение процесса сварки плавлением. Выбор режима ручной дуговой сварки конструкций из стали Цель работы: ознакомиться с процессом зажигания и строением электрической сварочной дуги обозначением покрытых электродов устройством и работой сварочного трансформатора и выпрямителя выбором режима и технологии дуговой сварки покрытыми электродами. Классификация и обозначение покрытых электродов для ручной дуговой сварки Покрытые электроды для ручной дуговой сварки классифицируют по назначению виду и толщине...
20765. Выбор режима полуавтоматической дуговой сварки в углекислом газе 181.34 KB
  Общие сведения 1 Cущность промесса дуговой сварки в углекислом газе Дуговая сварка в углекислом газе является одним из способов сварки в защитных газах. Зашита расплавленного металла сварочной ванны осуществляется струей углекислого газа подаваемого в зону дуги в зазор между мундштуком 2 и соплом 3 горелки для дуговой сварки. Для сварки используется техническая углекислота Рис.
20766. Анализ влияния режима автоматической дуговой сварки под флюсом на форму и размеры шва 179.25 KB
  Сущность процесса дуговой сварки под флюсом Сварка под флюсом выполняется электрической дугой горящей под толстым 3050 мм слоем гранулированного плавленного или керамического сварочного флюса. При автоматической сварке электродная проволока со скоростью равной скорости ее плавления подается в зону сварки осуществляется подача флюса в требуемом количестве и перемещение трактора вдоль кромок свариваемых заготовок с требуемой скоростью сварки рис. Схемы процесса сварки а и электрической дуги б под флюсом При горении дуги 3 рис.
20767. Определение остаточных деформаций при дуговой сварке 85.43 KB
  Для выполнения работы необходимы стальная пластинка размерами 135x22x5 мм марки СтЗ штангенциркуль два индикатора часового типа с приспособлениями для измерения длины и пригиба пластины электроды сварочный пост дуговой сварки с вольтметром и амперметром для регистрации сварочного тока весы с разновесами 0200 г секундомер. Для момента конца сварки заменяем действительное почти экспоненциальное распределение температуры по ширине образца рис. Часть I шириной b находится в состоянии повышенной пластичности часть II шириной h в течение...
20768. Расчет режима и осуществление контактной стыковой и точечной сварки низкоуглеродистой стали 249.61 KB
  Расчет режима и осуществление контактной стыковой и точечной сварки низкоуглеродистой стали Цель работы: ознакомиться с сущностью процесса контактной сварки устройством и работой машин для контактной стыковой и точечной сварки выбором режима и технологией процесса сварки низкоуглеродистой стали. Машина для стыковой сварки МС802; машины для точечной сварки стационарная МТ601 и подвесная R6421T; заготовки из углеродистой стали СтЗ стержни ø15x100; пластины 20x150x2. Сущность процесса и особенности стыковой и точечной контактной сварки При...