Лабы / ЛБ1
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Школа: ИШЭ
Направление: 13.03.02. Электроэнергетика и электротехника
«Исследование усилителей постоянного тока»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Вариант 4
по дисциплине:
ЭЛЕКТРОНИКА 2.1
Исполнитель: |
|
|
студенты |
|
Сергеев А.С. |
|
|
|
группы |
5А06 |
Арефьев А.В. |
|
|
|
Руководитель: |
|
|
К. т. н., доцент |
|
Боловин Е.В. |
Томск - 2023
Цель работы: изучение принципа действия и экспериментальное исследование работы усилителей постоянного тока, выполненных на операционных усилителях.
Исследование инвертирующего усилителя
Исходные данные
= 4,7
вх = 10 кОм
Рис. 1 Схема инвертирующего усилителя, выполненного на операционном усилителе
Расчет ос по варианту:
ос= − вх ;
ос = ∙ вх = 4,7 ∙ 10 = 47 кОм
Таблица 1. Результаты измерений
Uвх, |
-5 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
В |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uвых, |
13,08 |
13,08 |
13,08 |
12,28 |
8,05 |
2,86 |
-1,73 |
-6,82 |
-11,51 |
-13,4 |
-13,4 |
|
В |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
Рис. 2 Передаточная характеристика инвертирующего усилителя
Исследование неинвертирующего усилителя
Исходные данные
= 4,3
вх = 10 кОм
Рис. 3 Схема неинвертирующего усилителя
Расчет ос по варианту: |
|
|
|
= |
вых |
= 1 + |
2 |
|
1 |
||
|
вх |
||
3
|
|
|
= ( |
− 1) ∙ |
|
= (4,3 − 1) ∙ 10 = 33 кОм |
|
|
|
||||||
|
|
ос |
|
|
вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2. Результаты измерений |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх, |
-5 |
-4 |
|
-3 |
|
-2 |
|
-1 |
0 |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
В |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, |
-13,39 |
-13,39 |
|
-11,11 |
|
-6,65 |
-2,11 |
2,16 |
6,84 |
11,04 |
|
13,09 |
13,09 |
13,09 |
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4 Передаточная характеристика неинвертирующего усилителя
Опыт в Multisim
Исследование инвертирующего усилителя
Рис. 5 Схема инвертирующего усилителя и параметры функционального генератора
4
Рис. 6 Осциллограмма инвертирующего усилителя
Исследование неинвертирующего усилителя
Рис. 7 Схема неинвертирующего усилителя
5
Рис. 8 Осциллограмма неинвертирующего усилителя
Вывод: По итогу данной лабораторной работы, исследовали ОУ инвертирующего и неинвертирующего типов. Коэффициент усиления операционного усилителя очень высок и регулируется обратной связью.
Таким образом, максимальный выходной сигнал ограничен напряжением питания (15 В). Напряжение насыщения по результатам опытов 13.1-13.4 В,
следовательно, падение напряжения на элементах операционного усилителя почти 2 В. По заданному коэффициенту усиления рассчитали сопротивление обратной связи. Собрали схемы и осциллограммы в Multisim (для каждого типа). Через осциллограммы нашли значения напряжений на входе и выходе ОУ, благодаря чему проверили значение коэффициента усиления по напряжению. Также по осциллограммам можно судить, что при инвертирующем подключении напряжения на входе и выходе находятся в противофазе, тогда как при неинвертирующем подключении они в одной фазе.
Также стоит учитывать тот факт, что при дальнейшем увеличении напряжения на входе в какой-то момент достигается максимум, при котором напряжение на выходе становится постоянным, что подтверждают передаточные характеристики.
6