3.9. Программа работы

В данной работе предполагается проведение измерений коэффициента усиления, входного сопротивления, АЧХ и скорости нарастания выходного напряжения для трех базовых схем усилителей на ОУ. Поскольку идеология всех измерительных процедур одинакова для всех трех исследуемых схем, подробное изложение порядка работы приводится только для одной из них. Для других схем все манипуляции выполняются по аналогии.

3.9.1. Исследование инвертирующего усилителя

Макет данного усилителя находится в файле “lab_2a-1.ewb” и воспроизводит практическую реализацию схемы, представленной на рис. 3.11.

1. Измерение коэффициента усиления

Устанавливая переключатели на макете в соответствующие положения, “собрать” схему, представленную на рис.3.11 со следующими значениями элементов: R₁=1 кОм, R₂=10 кОм.

Подать на вход усилителя сигнал от источника гармонического сигнала (переключатель [K] – в правом положении). Задать следующие параметры источника: амплитуда сигнала – 0.5 В, частота – 1 кГц.

Активизировать осциллограф, подключенный к выходу усилителя, для визуального контроля формы входного и выходного сигналов.

Включить макет.

На основе показаний вольтметров, подключенных к входу и к выходу усилителя определить коэффициент усиления.

Повторить измерения для других комбинаций значений R₁ и R₂, а также задавая другие параметры источника входного сигнала.

2. Измерение входного сопротивления

Сопоставляя изложенную выше процедуру измерения входного сопротивления со схемой макета, установить последовательность необходимых манипуляций и провести измерение величины Rвх. Измерение выполнить для нескольких значений R₁ и R₂. При этом следует разумно выбирать величину R_ДОБ, исходя из сопоставления ее с величиной R₁.

Используя выражение (3.14), рассчитать величину входного сопротивления каскада.

Результаты расчетов сопоставить с результатами измерений и дать соответствующие пояснения.

3. Исследование частотных характеристик

Активизируя измеритель частотных характеристик (Bode Plotter), произвести исследование частотных характеристик АЧХ и ФЧХ усилителя для нескольких значений коэффициента усиления, задаваемых соответствующим выбором R₁ и R₂.

Переключение типа исследуемой характеристики осуществляется нажатием соответствующей кнопки на лицевой панели прибора: “Magnitude” – АЧХ и “Phase” – ФЧХ.

По графику АЧХ на экране характериографа определить, перемещая курсор, частоту среза АЧХ по уровню 0.707 (–3 дБ) относительно максимального значения коэффициента усиления. Координаты положения курсора отображаются в соответствующих окошках, расположенных в правой части лицевой панели прибора.

Используя выражение (3.6) с учетом рассуждений, приведенных в теоретическом описании инвертирующего усилителя, оценить расчетным путем частоту среза АЧХ для данного типа ОУ. Результаты расчетов сравнить с измеренными значениями.

4. Измерение скорости нарастания выходного напряжения

Данный параметр можно экспериментально измерить следующим образом. Подать на вход усилителя прямоугольный импульс и по осциллограмме выходного отклика оценить длительность переднего фронта t_Ф для интервала изменения амплитуды импульса от 0.1 до 0.9 от ее максимального значения. Отношение этих величин и будет являться количественной оценкой скорости нарастания выходного напряжения.

Подключить к входу усилителя функциональный генератор (Function Generator), установив переключатель [K] в левое положение.

Активизировав генератор, установить параметры выходного сигнала: вид сигнала – меандр, частота – 1 – 5 кГц, амплитуда – 1 В.

Активизировать осциллограф и развернуть его экран на больший размер нажатием кнопки “EXPAND”.

Оценить длительность переднего фронта выходного импульса и на основе этого определить скорость нарастания выходного напряжения.