5.Оформление отчета и анализ полученных результатов

5.1. Согласно п. 4.1 дается краткое описание схем макета и паспортных данных транзисторов схем макета. Вычерчиваются схемы макета согласно тре­бованиям ГОСТа.

5.2. Приводятся диаграммы входных и выходных сигналов с обязательным указанием их числовых значений.

5.3 Производятся расчеты, которые требуются в разделе «Эксперимен­тальные исследования», сравниваются результаты теоретических расчетов и экс­периментов.

5.4. Дается объяснение полученным результатам и расхождениям резуль­татов с расчетными.

6.Контрольные вопросы

6.1. Поясните, почему для каскадов с общим эмиттером наблюдается, а для каскадов с общим коллектором отсутствует инвертирование выходного напря­жения сигнала?

6.2. Изобразите цепи питания коллектора, базы и эмиттера биполярного транзистора.

6.3. Каково назначение резисторов в каскаде усилителя с общим эмитте­ром, имеющим цепь смещения рабочей точки током базы?

6.4. Изобразите принципиальную схему и объясните принцип работы эмиттерной стабилизации режима по постоянному току.

6.5. То же самое для коллекторной стабилизации.

6.6. Изобразите семейство выходных статических характеристик для бипо­лярного транзистора и покажите способы построения нагрузочных линий для постоянного и переменного токов.

Лабораторная работа № 2

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ (ОУ) НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ И ЕГО ПАРАМЕТРЫ, ВНОСЯЩИЕ ОШИБКУ В ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

1. Цель работы

Исследование основных схем включения операционного усилителя (ОУ) на постоянном токе и токах низкой частоты и определение составляющих ошибки в выходном напряжении, обусловленных входными токами смещения и сдвига, а также входным напряжением сдвига.

Рекомендуемая литература [1 -6, 12, 13].

2.Общие сведения

ОУ имеет очень большой коэффициент усиления (К). Поэтому даже ма­лое дифференциальное входное напряжение легко вызывает смещение выходно­го напряжения к его предельному значению. Кроме того, коэффициент усиления ОУ имеет очень большой производственный разброс ( до 100%) и зависит от тем­пературы, напряжения питания и т.д. Для повышения стабильности коэффици­ента усиления К и обеспечения требуемой его величины применяются ОУ с внешними отрицательными обратными связями. В зависимости от способа по­дачи входного сигнала на такие схемы их подразделяют на инвертирующие, не­инвертирующие и дифференциальные.

Название «инвертирующий усилитель» говорит о том, что входной сиг­нал подается на инвертирующий вход ОУ, а неинвертирующий вход его зазем­лен. Схема инвертирующего усилителя приведена на рис. 2.1,а. Легко видеть, что эта схема с параллельной отрицательной обратной связью (ООС) по напря­жению.

Обычно глубина ОС берется большой. В этом случае можно приближен­но считать, что U_ВХ.Д^<< U_ВХ и U_ВХ.д ^<<Uвых, т.е. U_ВХ.Д пренебрежимо мало. По этой причине, а также вследствие высокого R_ВХ.Д входной ток ОУ тоже пренеб­режимо мал. Следовательно, величины токов I, протекающих через R1 и через резистор обратной связи Roc (см. рис. 2.1,а), одинаковы и могут быть выражены как через входное, так и через выходное напряжения

откуда коэффициент усиления с ОС

Рис. 2.1. Схемы инвертирующего (а) и неинвертирующего (б) усилителей с ООС

Такой упрощенный подход к определению Кос оказался возможным бла­годаря глубокой обратной связи и большому К.

В неинвертирующем усилителе входной сигнал подается на неинверти­рующий вход ОУ (рис. 2.1,б), а напряжение ОС - по-прежнему на инвертирую­щий (через делитель Roc, R1 )• По тем же причинам, что и в инвертирующем усилителе, и_вх.д и 1_ВХ пренебрежимо малы. Поэтому через R1 и R_oc протекает ток I одной и той же величины, причем

Отсюда коэффициент усиления неинвертирующего усилителя с ОС

Схема дифференциального усилителя приведена на рис. 2.2.

Roc

Такой усилитель, как и дифференциальный каскад, обладает способно­стью вычитать входные напряжения U_BХ.1 и U_BХ.2, поданные на его входы относи­тельно земли. Иначе говоря, он усиливает напряжение, действующее между его входами Uвх.д = U_BХ.1 - U_BХ.2 и не реагирует на синфазную помеху.

Для нахождения U_Вых можно воспользоваться принципом суперпозиции. Если U_BХ.1 ⁼ 0, т.е. левый конец резистора R1 заземлен, то получается схема, по­добная показанной на рис. 2.1,б, т.е. неинвертирующий усилитель. Но напряже­ние Ubx.2 ^{на его} вход подается от источника не непосредственно, а через делите­ли R2, R3. Поэтому

Если теперь U_BХ.2 = 0, то Ubx.1будет передаваться так же, как и в инвертирующем усилителе:

Включение между неинвертирующим входом и землей сопротивления величи­ной R2 || R3 практически не влияет на коэффициент передачи, так как входной ток ОУ ничтожно мал и почти не создает на этих сопротивлениях падения на­пряжения. Полное входное напряжение от двух входов по принципу суперпози­ции (с неинвертирующего входа передача сопровождается изменением знака)

т.е. равно разности входных напряжений, создаваемых напряжениями, дейст­вующими на неинвертирующем и инвертирующем входах.

Чтобы Uвых было пропорционально разности входных напряжений нуж­но, чтобы коэффициент передачи усилителя для каждого из U_BХ.1 и U_BХ.2 был один и тот же:

т.е. пропорционально разности входных напряжений и не зависит от их абсо­лютной величины. Иначе говоря, такой усилитель не чувствителен к синфазному входному напряжению. Однако в реальном ОУ синфазный сигнал, к сожалению, все же проходит на выход, хотя и очень слабо.