3. Задания и методические рекомендации
В лабораторной работе используется ОУ с внутренней частотной коррекцией, размещенный в модуле № 9 вместе с элементами, необходимыми для построения на его базе исследуемых устройств (рис. 3.1).
3.1. Измерение напряжения смещения Uсм
Напомним, что Uсм – это постоянное напряжение, которое необходимо подать на вход ОУ, чтобы напряжение на его выходе стало равным нулю. Так как величина Uсм мала, то для ее определения можно воспользоваться следующим приемом: собрать на основе исследуемого ОУ усилитель с большим коэффициентом усиления, заземлить его вход и измерить выходное напряжение Uвых, по которому вычислить Uсм.
3.1.1. Соберите схему, приведенную на рис.3.2. Коэффициент ее усиления на постоянном токе по неинвертирующему входу
.
Поэтому напряжение смещения можно найти из выражения:
Uсм≈10-3Uвых.
Рис.3.1. Передняя панель модуля №9
Рис.3.2. Схема измерения напряжения смещения ОУ
3.1.2. Измерьте вольтметром и осциллографом с открытым входом выходное напряжение и рассчитайте Uсм.
3.2. Балансировка оу
Для балансировки изучаемого ОУ в нем предусмотрены специальные выводы, к которым подключается внешний подстроечный резистор R17, подвижный контакт которого соединяется с источником напряжения (рис.3.1).
2.1. Дополните ранее собранную схему схемой балансировки ОУ, используя резистор R17.
2.2. Изменяя сопротивление резистора, установите на выходе ОУ напряжение, равное нулю.
Примечание. В дальнейшем при построении на базе ОУ различных устройств цепь балансировки не отключайте.
3.3. Оу без обратной связи
3.3.1. Снятие АЧХ ОУ без обратной связи.
Непосредственное снятие АЧХ ОУ представляет собой значительные трудности, поскольку из-за большой величины коэффициента усиления ОУ в полосе пропускания на его вход необходимо подавать очень маленькие по величине калиброванные сигналы. Поэтому обычно ОУ охватывают цепью отрицательной обратной связи с параметрами, обеспечивающими фиксированный коэффициент усиления на постоянном токе.
На рис.3.3 приведена схема, позволяющая с достаточной на практике точностью снять АЧХ ОУ. Эта схема представляет собой модификацию инвертирующего усилителя с единичным коэффициентом усиления по постоянному току, поскольку сопротивления резисторов R11 и R12, соединяющих источник сигнала (ГНЧ) и выход усилителя, равны.
Входным напряжением ОУ является дифференциальное напряжение Uд, равное падению напряжения на резисторе R3. С изменением частоты входного сигнала при постоянстве его амплитуды напряжение Uд будет изменяться. Коэффициент усиления на частоте f:
KU(f) =Uвых(f)/Uд(f).
Вместо измерения Uд
можно измерять напряжение в точке А,
которое равно:UA
=Uд
.
Тогда KU(f)=
≈100
.
Рис. 3.3. Схема для измерения АЧХ ОУ без обратной связи.
При измерениях амплитуду напряжения ГНЧ следует выбрать возможно большей, но такой, чтобы усилитель еще работал в линейном режиме.
3.3.1.Соберите схему, приведенную на рисунке 3.3, и снимите АЧХ ОУ. Данные измерений занесите в табл.3.1.
Таблица 3.1
-
f, кГц
0,02
0,05
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200
Uвых, В
UA, B
Ku
3.3.2. Постройте АЧХ ОУ в двойном логарифмическом масштабе. Обратите внимание на то, что верхняя граничная частота fв имеет значение, меньшее 20 Гц, т.е. полоса пропускания ОУ без обратной связи очень узкая.