ЛБ4_вар9

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

________________________________________________________________

Инженерная школа энергетики

Направление подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Отделение электроэнергетики и электротехники

Элементы устройств автоматики энергосистем

Лабораторная работа №4

Исследование работы повторителя, усилителя, сумматора

Вариант 9

Обучающийся

Группа	ФИО	Подпись	Дата

Руководитель

Должность	ФИО	Подпись	Дата
Ассистент ОЭЭ	Гречушников В.В.

Томск – 2020

Цель работы: Исследовать различные устройства, выполненные на операционном усилителе с помощью моделирования его в программе Multisim 13.0.

Исходные данные

Рисунок 1 – Исходная схема повторителя (опыт №1)

Таблица 1 – Исходные данные для опыта №1

Вариант	Uвх	Rн1	Rн2	Rн3
	В	кОм	кОм	кОм
9	13	6	25	145

Рисунок 2 – Исходная схема инвертирующего усилителя (опыт №2)

Таблица 2 – Исходные данные для опыта №2

Вариант	Uвх	R	Rос1	Rос2	Rос3
	В	кОм	кОм	кОм	кОм
9	3; -5,5	6	3	6	12

Рисунок 3 – Исходная схема инвертирующего сумматора (опыт №3)

Таблица 3 – Исходные данные для опыта №3

Вариант	Uвх	Rос	R1	R2	R3
	В	кОм	кОм	кОм	кОм
19	Uвх1 = 3; Uвх2 = 5; Uвх3 = -7	10	14	20	8

Опыт №1

1. Соберем исходную схему повторителя в Multisim и измерим выходное напряжение при трех различных сопротивлениях нагрузки:

Рисунок 4 – Схема повторителя в Multisim с R_н = 6 кОм

Рисунок 5 – Схема повторителя в Multisim с R_н = 25 кОм

Рисунок 6 – Схема повторителя в Multisim с R_н = 145 кОм

2. Строим зависимость выходного напряжения повторителя в зависимости от сопротивления нагрузки:

Рисунок 7 – Зависимость выходного напряжения повторителя от R_н

Опыт №2

1. Соберем исходную схему инвертирующего усилителя в Multisim, измерим выходное напряжение при трех различных сопротивлениях обратной связи и U_вх = 3 В, рассчитаем выходное напряжение теоретически:

Рисунок 8 – Схема инвертирующего усилителя с R_ос = 3 кОм и U_вх = 3 В

Рисунок 9 – Схема инвертирующего усилителя с R_ос = 6 кОм и U_вх = 3 В

Рисунок 10 – Схема инвертирующего усилителя с R_ос = 12 кОм и U_вх = 3 В

2. Соберем исходную схему инвертирующего усилителя в Multisim, измерим выходное напряжение при трех различных сопротивлениях обратной связи и U_вх = -5,5 В, рассчитаем выходное напряжение теоретически:

Рисунок 11 – Схема инвертирующего усилителя с R_ос = 3 кОм и U_вх = -5,5 В

Рисунок 12 – Схема инвертирующего усилителя с R_ос = 6 кОм и U_вх = -5,5 В

Рисунок 13 – Схема инвертирующего усилителя с R_ос = 12 кОм и U_вх = -5,5 В

3. Сравним полученные результаты:

Таблица 4 – Результаты опыта №2

Uвх, В	Rос, кОм	Uвых, В
		эксперимент	расчет
3	3	-1,5	-1,5
	6	-3	-3
	12	-6	-6
-5,5	3	2,75	2,75
	6	5,5	5,5
	12	11	11

Опыт №3

1. Соберем исходную схему инвертирующего сумматора в Multisim и измерим выходное напряжение:

Рисунок 14 – Схема инвертирующего сумматора в Multisim

2. Получим формулу для расчета выходного напряжения.

По первому закону Кирхгофа:

следовательно

Результаты совпадают.

Вывод: В данной лабораторной работе были исследованы различные устройства, выполненные на операционном усилителе с помощью моделирования его в программе Multisim 13.0.

В первом опыте было произведено исследование повторителя при различных значениях сопротивления нагрузки. Сделан вывод, что выходное напряжение не зависит от сопротивления нагрузки и равно входному напряжению.

Во втором опыте был исследован инвертирующий усилитель при различных значениях входного напряжения и сопротивления обратной связи. Инвертирующий усилитель меняет знак входного сигнала, и усиляет или ослабляет его в зависимости от коэффициента усиления, рассчитываемого по формуле . Значения выходного напряжения, полученные экспериментально и аналитически, совпали.

В последнем опыте был исследован инвертирующий сумматор, служащий для суммирования входных сигналов, умноженных на коэффициенты, зависящие от входных сопротивлений и сопротивления связи. Была получена формула для расчета выходного напряжения. Значение выходного напряжения, рассчитанное по формуле, и значение, полученное экспериментально, совпали.