ГУАП
КАФЕДРА № 41
ОТЧЕТ
ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Старший преподаватель _________________ Спиндзак И.И.
должность,
уч. степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия
Отчет о лабораторной работе № 11
«Исследование избирательного усилителя низкой частоты»
по курсу: ЭЛЕКТРОНИКА
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛИ
СТУДЕНТЫ ГР. № _________
.
подпись, дата инициалы, фамилия
Санкт-Петербург
2021
1. Цель работы
Практическое исследование свойств низкочастотного избирательного усилителя на основе операционного усилителя с двойным Т образным фильтром в цепи обратной связи.
2. Принципиальная электрическая схема исследуемого устройства
Рисунок 2.1 – Принципиальная электрическая схема
В состав макета входят:
- операционный усилитель DA1, нагруженный цепочкой последовательно соединенных резисторов R12, R13, R14, R15, R16, R17;
- двойной Т-образный фильтр, состоящий из резисторов R1, R2, R3 и конденсаторов С1, С2, С3;
- цепи вспомогательных резисторов и конденсаторов, предназначенные для обеспечения необходимых электрических режимов ОУ и 2Т-моста при проведении измерений.
Переключатель П1 показан на схеме установленным в положение 1.
3. Результаты измерений и вычислений
Таблица 1_П1-Снятие амплитудно-частотной характеристики операционного усилителя (ОУ) без обратной связи
f, кГц |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,5 |
1,6 |
|
75 |
75 |
75 |
80 |
85 |
75 |
80 |
|
37,50 |
37,50 |
37,50 |
38,06 |
38,58 |
37,50 |
38,06 |
,
B
=
/
=
*
Lg(KU)
=
max(
)
= 85
Граница
линейного участка амплитудной
характеристики:
3,9 = B.
Примечание: = 2 В (здесь указано напряжение с выхода генератора; но при расчетах = / следует учитывать, что на входе схемы установлен делитель напряжения, ослабляющий сигнал от генератора в 100 раз).
Например, = / = 1,5/(2/100) = 1,5/0,02 =75
= * Lg(KU) = * Lg(75) = 20 * 1,87 = 37,50
Таблица 2_П2 - Снятие амплитудно-частотной характеристики двойного Т-образного моста
f, кГц |
2 |
3 |
3,5 |
3,8 |
4 |
4,2 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
|
, B |
0,33 |
0,22 |
0,15 |
0,11 |
0,09 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
0,04 |
|
= / |
0,33 |
0,22 |
0,15 |
0,11 |
0,09 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
0,04 |
|
= * Lg(KU) |
-9,62 |
-13,15 |
-16,47 |
-19,17 |
-20,91 |
-23,09 |
-24,43 |
-26,02 |
-27,95 |
|
A(f) |
0,257 |
0,258 |
0,179 |
0,137 |
0,111 |
0,086 |
0,065 |
0,052 |
0,040 |
|
|
-11,80 |
-11,76 |
-14,94 |
-17,26 |
-19,09 |
-21,31 |
-23,74 |
-25,67 |
-27,95 |
|
|
||||||||||
f, кГц |
4,7 |
4,8 |
4,9 |
5 |
5,1 |
5,15 |
5,2 |
5,3 |
5,4 |
|
, B |
0,035 |
0,026 |
0,017 |
0,011 |
0,008 |
0,008 |
0,011 |
0,027 |
0,03 |
|
= / |
0,035 |
0,026 |
0,017 |
0,011 |
0,008 |
0,008 |
0,011 |
0,027 |
0,03 |
|
= * Lg(KU) |
-29,11 |
-31,70 |
-35,39 |
-39,17 |
-41,93 |
-41,93 |
-39,17 |
-31,37 |
-30.45 |
|
A(f) |
0,031 |
0,018 |
0,010 |
0 |
0,009 |
0,015 |
0,019 |
0,028 |
0,037 |
|
(f) = 20 * Lg (A(f)) |
-30,17 |
-34,89 |
-40,00 |
- |
-50,00 |
-36,47 |
-34,42 |
-31,05 |
-28,63 |
|
|
||||||||||
f, кГц |
5,5 |
5,6 |
5,7 |
5,8 |
6,0 |
6,2 |
6,5 |
7 |
8 |
|
, B |
0,035 |
0,04 |
0,049 |
0,053 |
0,071 |
0,026 |
0,11 |
0,13 |
0,19 |
|
= / |
0,035 |
0,04 |
0,049 |
0,053 |
0,071 |
0,026 |
0,11 |
0,13 |
0,19 |
|
= * Lg(KU) |
-29,11 |
-27,95 |
-26,19 |
-25,51 |
-22,97 |
-31,70 |
-19,17 |
-17,72 |
-14,42 |
|
A(f) |
0,047 |
0,055 |
0,063 |
0,073 |
0,091 |
0,109 |
0,132 |
0,169 |
0,236 |
|
(f) = 20 * Lg (A(f)) |
-26,55 |
-25,19 |
-24,01 |
-22,73 |
-20,82 |
-19,25 |
-17,59 |
-15,44 |
-12,54 |
|
(f)
= 20 * Lg (A(f))Точка
минимума АЧХ
=
5,1 кГц;
=0,008
B
Примечание: = 1 В (в этой части схемы делителя напряжения нет, здесь входной сигнал не подвергается никакому ослаблению).
Например, = / = 0,33/1= 0,33
= * Lg(KU) = * Lg(0,33) = 20 * (-0,481) = -9,62
Параметры элементов, входящих в состав двойного Т-образного фильтра, следующие:
R1=R2=R=560
Ом, R3=R/2=280 Ом, С1=С2=C=0.05 мкФ, С3=2C=0.1 мкФ
(параметры R=560 Ом и C=0.05*
Ф нужны для теоретических расчетов АЧХ
2Т-образного моста и избирательного
усилителя).
Формула для амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) двойного Т-образного моста:
где
представляет
собой константу, выражаемую через
параметры номинальных значений элементов
2Т-моста:
= 2 * RC = 2* 3,14 * 560 * 0,05 * = 6,28 * 560 * 0,05 * = 3516,8* 0,05 * = 175,84* = 0,000175 ≈ 0,0002
A(f)=
=
=
=
=
=
=
=
=
= 0,257
(f) = 20 * Lg (A(f)) = 20 * Lg (0,257) = -11,80
Таблица 3_П3 - Снятие амплитудно-частотной характеристики усилителя с замкнутой цепью обратной связи
f, кГц |
2 |
3 |
3,5 |
3,8 |
4 |
4,2 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
, B |
0,035 |
0,05 |
0,08 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
0,19 |
0,24 |
0,29 |
= / |
1,75 |
2,5 |
4 |
5 |
6 |
7,5 |
9,5 |
12 |
14,5 |
= * Lg(KU) |
4,86 |
7,95 |
12,04 |
13,97 |
15,56 |
17,50 |
19,55 |
21,58 |
23,22 |
A(f) |
2,12 |
3,83 |
5,50 |
7,15 |
8,79 |
11,22 |
15,20 |
18,31 |
22,83 |
(f) = 20 * Lg (A(f)) |
6,55 |
11,66 |
14,81 |
17,09 |
18,88 |
21,00 |
23,63 |
25,25 |
27,17 |
|
|||||||||
f, кГц |
4,7 |
4,8 |
4,9 |
5 |
5,1 |
5,15 |
5,2 |
5,3 |
5,4 |
, B |
0,48 |
0,6 |
0,8 |
0,85 |
0,71 |
0,6 |
0,45 |
0,45 |
0,35 |
= / |
24 |
30 |
40 |
42,5 |
35,5 |
30 |
22,5 |
22,5 |
17,5 |
= * Lg(KU) |
27,60 |
29,54 |
32,04 |
32,56 |
31,00 |
29,54 |
27,04 |
27,04 |
24.86 |
A(f) |
29,90 |
42,07 |
64,16 |
85,00 |
64,71 |
52,55 |
43,35 |
31,50 |
24,58 |
(f) = 20 * Lg (A(f)) |
29,51 |
32,48 |
36,14 |
38,58 |
36,22 |
34,41 |
32,74 |
29,96 |
27,81 |
|
|||||||||
f, кГц |
5,5 |
5,6 |
5,7 |
5,8 |
6,0 |
6,2 |
6,5 |
7 |
8 |
, B |
0,31 |
0,24 |
0,2 |
0,17 |
0,14 |
0,12 |
0,11 |
0,075 |
0,05 |
= / |
15,5 |
12 |
10 |
8,5 |
7 |
6 |
5,5 |
3.75 |
2.5 |
= * Lg(KU) |
23,80 |
21,58 |
20 |
18,58 |
16,90 |
15,56 |
14,80 |
11,48 |
7,95 |
A(f) |
20,14 |
17,07 |
14,84 |
13,14 |
10,74 |
9,11 |
7,48 |
5,83 |
4,16 |
(f) = 20 * Lg (A(f)) |
26,08 |
24,64 |
23,43 |
22,37 |
20,62 |
19,19 |
17,48 |
15,32 |
12,40 |
Переключатель П2 установлен в положение 2 .
Точка максимума АЧХ: = 4.9 кГц; MAX = 0,8 B.
Примечание: = 2 В (здесь указано напряжение с выхода генератора; но при расчетах = / следует учитывать, что на входе схемы установлен делитель напряжения, ослабляющий сигнал от генератора в 100 раз).
Например, = / = 0,035/(2/100) = 0,035/0,02 =1,75
= * Lg(KU) = * Lg(75) = 20 * 0,24 = 4,86
АЧХ исследуемого избирательного усилителя может быть рассчитана
теоретически по формуле:
где представляет собой константу, выражаемую через параметры номинальных значений элементов 2Т-моста:
= 2 * RC = 2* 3,14 * 560 * 0,05 * = 6,28 * 560 * 0,05 * = 3516,8* 0,05 * = 175,84* = 0,000175 ≈ 0,0002
Значение
коэффициента
который используется в теоретических
расчетах по вышеприведенной формуле,
определяется по данным таблицы П1, как
=
max(
)
= 85
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
= 85 * 0,025 = 2,12
(f) = 20 * Lg (A(f)) = 20 * Lg (2,13) = 6,55
4. Графики по данным таблиц с расчётными данными
4.1 Графики АЧХ 2Т-моста
Рисунок 4.1 - Амплитудно-частотная характеристика 2Т-моста
4.2 Графики АЧХ избирательного усилителя
Рисунок 4.2 - Амплитудно-частотная характеристика избирательного усилителя
5. Выводы по результатам работы
В данной лабораторной работе были последовательно исследованы амплитудно-частотные характеристики следующих устройств:
- операционного усилителя без обратной связи;
- двойного Т-образного моста;
- избирательного усилителя, построенного на основе ОУ, охваченного двойным Т-образным мостом с замкнутой цепью обратной связи.
В
результате исследовании операционного
усилителя без обратной связи было
определено экспериментальное значение
.
Так же в результате проведенных расчетов экспериментальных и теоретических значений амплитудно-частотной характеристики избирательного усилителя было выявлено отклонение от теоретических значений в виде смещения частоты максимального усиления и снижения мощности усилителя.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) двойного Т-образного моста при разных значениях частоты сохранила значение меньше единицы.