Скачиваний:
74
Добавлен:
25.12.2019
Размер:
8.52 Mб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Элементная база электроники»

Тема: Исследование ОУ при различных схемах включения

Студент гр. 7501

Исаков А.О.

Студентка гр. 7501

Винограденко Ю.В.

Преподаватель

Шевченко Д.С.

Санкт-Петербург

2019

Цель работы: Изучение поведения ОУ при различных схемах включения.

Используемое оборудование: NI ELVIS Bode Analyzer, макетная плата NI ELVIS, операционные усилители, осциллограф NI ELVIS, генератор сигнала NI ELVIS, резисторы, конденсаторы, Variable Power Supplies.

Основные теоретические положения

Операционный усилитель (ОУ) – интегральный компонент, обладающий дифференциальным входом и имеющий очень большой коэффициент усиления.

Свойства идеального ОУ:

  1. Входное сопротивление идеального ОУ стремится к бесконечности.

  2. Выходное сопротивление идеального ОУ равняется нулю.

  3. Коэффициент усиления в идеальном ОУ бесконечно большой.

  4. Коэффициент усиления в идеальном ОУ не зависит от частоты сигнала и постоянен на всех частотах (бесконечная рабочая полоса частот).

  5. Разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами равна нулю.

Из вышеуказанных свойств следуют два правила расчета ОУ:

  1. Разность входа между инвертирующим и неинвертирующим входом равна нулю: .

  2. Входы ОУ не потребляют ток: .

Основные схемы включения ОУ

Большинство схем включения ОУ содержат обратную связь. При этом самым распространённым типом обратной связи является отрицательная обратная связь (ООС). Отрицательная обратная связь - вид реакции системы, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению. Использование ООС позволяет нам сделать частотную характеристику ОУ более стабильной и самостоятельно определять коэффициент усиления схемы. В таблице 1 приведены основные схемы включения ОУ.

Таблица 1. Основные схемы включения ОУ

Название

Коэффициент усиления

Принципиальная схема

Инвертирующий усилитель

Неинвертирующий усилитель

Повторитель напряжения

Обработка результатов эксперимента

  1. Инвертирующий усилитель

Uвх=6 Uвых=-12 R1=1 R2=2

Рисунок 1 Схема инвертирующего усилителя

Рисунок 3 Показания вольтметра на выходе

Рисунок 2 Показания вольтметра на входе

Моделирование в Micro-Cap

Рисунок 4 Схема инвертирующего усилителя в Micro-Cap

  1. Неинвертирующий усилитель

Uвх=1 Uвых=10 R1=1 R2=7.5

Рисунок 5 Схема неинвертирующего усилителя

Рисунок 7 Показания вольтметра на выходе

Рисунок 6 Показания вольтметра на входе

Моделирование в Micro-Cap

Рисунок 8 Схема неинвертирующего усилителя в Micro-Cap

  1. Повторитель

Uвх=8 Uвых=8

Рисунок 9 Схема повторителя

Рисунок 10 Показания вольтметра на входе

Рисунок 11 Показания вольтметра на выходе

Моделирование в Micro-Cap

Рисунок 12 Схема повторителя Micro-Cap

  1. Дифференциальный усилитель

Рисунок 15 Показания вольтметра на инвертирующем входе

Рисунок 13 Схема дифференциального усилителя

Рисунок 14 Показания вольтметра на неинверитирующем входе

Uвх+=5 Uвх-=2 Uвых =6 R1=1 R2=2

Рисунок 16 Показания вольтметра на выходе

Моделирование в Micro-Cap

Рисунок 17 Схема дифференциального Micro-Cap

Вывод: в результате выполнения данной лабораторной работы были построены основные схемы с ОУ на макетных платах и в программе Micro-Cap. Можно сказать, что введение ООС улучшает частотные характеристики усилителя, способствует расширению полосы пропускания и снижению частотных искажений в пределах заданного диапазона частот, также ООС по напряжению обеспечивает стабилизацию выходного напряжения и коэффициента усиления напряжения усилителя. Сравнивая результаты экспериментальных и смоделированных схем, можно сказать, что смоделированные схемы более соответствуют теоретическим расчётам.