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

63 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

77305. Анализ подходов к отладке параллельных вычислений 19 KB
  Фактически единственным способом является поочередное подсвечивание строчек создающее иллюзию выполнения программы перед глазами пользователя. Выполнение программы отождествляется с ее исходным текстом вообще говоря статическим. Попытки же напрямую исследовать динамику выявляют огромную сложность рассмотрения реальной программы и в основном ограничиваются небольшими фрагментами кода. Кроме того выполнение программы как последовательность операторов довольно плохо поддается визуализации.
77307. ФЕНОМЕН «ПРИСУТСТВИЯ» В ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В КОНТЕКСТЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА 32.5 KB
  В статье рассматриваются вопросы применения технологии виртуальной реальности в образовании. Приводится определяющее термин виртуальная реальность понятие «присутствия» и показывается его влияние на интеллектуальную деятельность, что представляет большое значение для образовательного процесса с использованием сред виртуальной реальности.
77308. Psychological Aspects of Virtual Environment Use 33.5 KB
  Phenomen of presence nd immersion in to virtul environments re subject of psychology studies t the sme time they re extremely importnt from positions of computer visuliztion. Keywords: Presence virtul relity visuliztion. INTRODUCTION The presence phenomenon ws described s perceptionl illusion of immedicy or otherwise ldquo;sense of being thererdquo; ignoring the computer s intermediry between person nd the world it intercts with. The sme wy one cn describe involvement phenomenon tht s well s immersion is defined s component of...
77309. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ 33 KB
  Схема функционирования разрабатываемых в последние годы систем отладки примерно следующая в ходе вычислений собираются данные о работе процессов которые являются входными при построении того или иного вида отображения например графов вызовов или графов потоков данных. Однако все эти приемы скорее носят характер паллиативов изза возникающих проблем с реализацией как самого процесса вывода данных так и с интерфейсом удобным для программиста. В этой связи можно рассмотреть методику и среду распределенного и параллельного...
77310. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ СРЕДЫ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ 29.5 KB
  В этой связи можно рассмотреть историю развития средств интерактивной машинной графики предназначенных для обеспечения интерпретации данных и отметить увеличение ldquo;плотностиrdquo; при передаче информации от порядка тысячи элементарных векторов на экране до генерации в реальном времени практически полноценных фотореалистичных фильмов. Это состояние характеризуется как ощущение пребывания в ldquo;другом миреrdquo; в отличие от обычного для компьютерной графики...
77311. Психологические феномены виртуальной реальности 29 KB
  Ниже даются определения основных состояний переживаемых в виртуальной реальности показана их связь и взаимодействие что представляется важным как для дальнейших исследований так и для разработки систем компьютерной визуализации использующих среды виртуальной реальности. Среды виртуальной реальности являются развитием симуляторов и тренажеров созданных еще в 60ые и 70ые годы XX столетия для летчиков и космонавтов. Одновременно с феноменом присутствия описывается феномен погружения как явление когда органы чувств пользователя...
77312. MODERN TENDENCIES IN THE DEVELOPMENT OF VISUALIZATION TOOLS FOR PARALLEL COMPUTING SOFTWARE 25 KB
  Urosov s fr s one cn see it is nturlly to use visuliztion tools both for needs of prllel progrmming nd presenttion of redymde prllel softwre. In the mid 90s of the 20th century mny systems for softwre visuliztion of prllel computing hve been developed. Judging by our observtions lst yers the intensity of development in the field of Softwre Visuliztion declined considerbly.
77313. СИСТЕМНЫЕ И ВИЗУАЛИЗАЦИОННЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ВИРТУАЛЬНОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА 84.5 KB
  Важную роль в большинстве этих системах играют средства визуализации связанные со сложной вычислительной моделью. Причем система визуализации служит в тоже время и средством управления численным экспериментом. Успех компьютерного эксперимента во многом зависит от средств визуализации которые могут использовать технологии виртуальной реальности как в ldquo;чистомrdquo; виде так и в варианте ldquo;расширеннойrdquo; ugumented реальности. Известная схема получения результата в области численного компьютерного моделирования...