3. Порядок выполнения работы
1. Собрать схему инвертирующего усилителя.
2. Снять и построить АЧХ усилителя для различных коэффициентов усиления схемы (коэффициенты усиления задаются преподавателем). Uвх = const.
3. Собрать схему неинвертирующего усилителя.
4. Снять и построить АЧХ усилителя в режимах малых и больших входных сигналов (Uвх – = 10 мВ, Uвх = 1 В). Коэффициенты усиления задаются преподавателем.
5. Собрать схему усилителя с Т-образной обратной связью, предварительно рассчитав схему по заданному преподавателем коэффициенту усиления. Экспериментальным путем определить коэффициент усиления схемы.
4. Составление отчета
Отчет должен содержать:
а) принципиальную схему исследуемых устройств;
б) результаты экспериментальных исследований;
в) выводы по работе.
5. Контрольные вопросы
1. Что означают термины «коэффициент усиления по напряжению ОУ без ОС» и «коэффициент усиления по напряжению с ОС»? В чем состоит их различие?
2. Чему приблизительно равно входное сопротивление ОУ для источника сигналов при включении ОУ по инвертирующей схеме?
3. Каково соотношение между входными сопротивлениями неинвертирующего и инвертирующего усилителей?
4. Что представляет собой синфазное напряжение ОУ?
5. В чем заключается принцип частотной коррекции ОУ?
6. Какова область применения повторителей напряжения на ОУ?
7. Каким образом можно минимизировать влияние токов смещения ОУ? Каков источник возникновения напряжения сдвига?
8. В чем различие параметров идеального и реального ОУ?
Лабораторная работа № 3 применение операционных усилителей в линейных схемах
Цель работы: Экспериментальное исследование и расчет типовых линейных схем на операционных усилителях.
Задания:
1) изучить принцип действия основных линейных схем на ОУ;
2) ознакомиться с процедурой расчета линейных схем;
3) провести экспериментальное исследование сумматора, вычитающего устройства, интегратора и дифференциатора.
1. Краткие теоретические сведения Схемы сумматоров
Рис.2.1.
На рис 2.1 показана основная схема суммирования входных сигналов.
Величина и полярность выходного напряжения схемы определяется суммой входных напряжений и сопротивлений резисторов во входных цепях и цепи обратной связи.
Для данной схемы в соответствии с законом Ома можно вычислить силу тока во входных цепях:
I1 = Uвх1 / R1; I2 = Uвх2 / R2; I3 = Uвх3 / R3; I4 = Uвх4 / R4.
Сумма этих токов равна току, протекающему по цепи обратной связи:
.
Полагая ОУ идеальным, можно записать I = I1 + I2 + I3 + I4 или
.
Умножая обе части этого уравнения на Rо.с, получим выражение для выходного напряжения
.
При R1 = R2 = R3 = R4 = R
.
Если R = Rо.с, то
Резистор Rc, ослабляющий влияние разности входных токов ОУ, вычисляется по формуле
.
При необходимости выполнения операции суммирования без инверсии используют схему, приведенную на рис. 2.2.
Рис.2.2.
Процедура расчета этой схемы также является крайне простой. Сначала определяют эквивалентный ток Iэкв и эквивалентное сопротивление входной цепи Rэкв.
;
.
Сопротивление неинвертирующего входа очень велико, поэтому практически весь ток Iэкв проходит через Rэкв, создавая при этом на неинвертирующем входе напряжение
.
Если выбрать все резисторы во входной цепи одинаковыми, то результирующее напряжение на выходе
.
Схема вычитающего устройства
Рис.2.3.
Выходное напряжение схемы, изображенной на рис 2.3, равно разности напряжений Uвх1 и Uвх2. Входной ток ОУ весьма мал, поэтому потенциал точки В
.
Вследствие того, что у реального ОУ напряжение между входами практически равно нулю, можно считать, что потенциалы точек А и В равны. Следовательно, ток I1, текущий через резистор R1,
.
Весь ток I1 протекает через резистор R2. При этом разность падения напряжения на R2 и потенциала точки А является выходным напряжением
.
С учетом UA = UB
При условии
последнее выражение будет иметь вид:
