Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет – УПИ"

Исследование операционного усилителя

С КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Методическая разработка к лабораторной работе № 9 по курсу

"Схемотехника аналоговых электронных устройств"

для студентов всех форм обучения

направления 654200– Радиотехника:

специальности 200700 – Радиотехника;

201600 – Радиоэлектронные системы;

направления 654400– Телекоммуникации:

специальности 201200 – Средства связи с подвижными объектами;

200900 – Сети связи и системы коммутации

Екатеринбург

2007

УДК 621.37

Составитель В.Г. Важенин

Научный редактор доц., канд. техн. наук В.К. Рагозин

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ С КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ :методическая разработка к лабораторный работе № 9 по курсу "Схемотехника аналоговых электронных устройств" / сост. В.Г. Важенин. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2007. 29 с.

Методическая разработка включает описание и содержание лабораторной работы № 9 по курсу "Схемотехника аналоговых электронных устройств" для студентов всех форм обучения.

В лабораторной работе № 9 исследуются характеристики и параметры аналоговых устройств на операционных усилителях с частотно-зависимой обратной связью: интегрирующего и дифференцирующего усилителей и усилителя переменного тока.

Библиогр.: 13 назв. Рис.26. Прил. 2.

Подготовлено кафедрой "Радиоэлектроника информационных систем".

 ГОУ ВПО "Уральский государственный

технический университет – УПИ", 2007

Введение

Цель работы – исследование характеристик и параметров аналоговых устройств на операционном усилителе (ОУ) с комплексной обратной связью.

Краткое содержание работы:

1. Изучение теоретических сведений об операционных усилителях с комплексной обратной связью и устройствах на их основе.

2. Изучение методики исследования, составление схем установок для выполнения экспериментальной части работы, подготовка заготовки отчета.

3. Выполнение эксперимента, анализ результатов.

4. Оформление и защита отчета.

1. Теоретическая часть

   1. Интегрирующий усилитель

      1. Принципы построения интегрирующего усилителя на оу

Операция интегрирования широко применяется при обработке и генерировании электрических сигналов. Напряжение на выходе интегратора прямо пропорционально интегралу от входного напряжения. В простейшем интеграторе, выполненном на основе инвертирующего усилителя (рис. 1.1, а), вместо резистора, соединяющего вход и выход ОУ, включается конденсатор.

аб

Рис. 1.1. Схема интегрирующего усилителя (а) и его частотная характеристика (б)

Если ОУ идеальный (), то весь входной ток интегратора течет через конденсатор. Поскольку, то. Учитывая, что, получаем следующее выражение для выходного напряжения:

(1.1)

где приt = 0 – исходное входное напряжение интегратора.

На рис. 1.1 приведены амплитудно-частотные характеристики интегратора и ОУ без обратной связи с одним полюсом.

Передаточная функция инвертирующего усилителя находится по формуле . Асимптотическая ЛАЧХ такого идеального инвертирующего интегратора, соответствующая этой формуле, представлена на рис. 1.1,бштрихованной прямой (крутизна спадана всех частотах). Она имеет единственный полюс на частоте .

У реального интегрирующего усилителя на любой частоте коэффициент передачи , что делает частоту полюса. Из условиянайдем ее:.

Соответствующая асимптотическая ЛАЧХ линейно-ломаная. Кроме главного полюса она имеет, по меньшей мере, еще один полюс в области высших частот, что обусловлено спадом усиления ОУ.

Эквивалентная постоянная времени реального интегрирующего усилителя , определяющая частоту главного полюса, враз больше, чем. Следовательно, наличие ОУ эквивалентно увеличению емкости враз, что во столько же раз уменьшает требуемую емкость конденсатора, а значит, и его размеры.

Увеличение емкости здесь обусловлено эффектом Миллера. По существу он (эффект) состоит из ОУ и -интегратора, образованного резистором и емкостью Миллера. Следовательно, ОУ здесь выполняет две функции: создаети усиливает враз выходное напряжение пассивного интегратора, равное.

Напряжение весьма мало. Оно составляет малую часть входного напряжения схемы, что и обеспечивает малую погрешность интегрирования. В результате токчерез почти точно пропорционален входному напряжению.

Для построения прецизионных интеграторов, допускающих получение на выходе произвольных значений исходного выходного напряжения, можно воспользоваться схемой интегратора, показанной на рис. 1.2. Интегратор может работать в трех режимах: усиления, интегрирования и хранения – в зависимости от состояний переключателей , . Когдаразомкнут, а замкнут, интегратор преобразуется в инвертирующий усилитель, выходное напряжение которого (при). Когдазамкнут, а разомкнут, тогда осуществляется интегрирование входного напряжения:. И, наконец, когда размыкаются оба переключателяи , осуществляется хранение на конденсаторерезультата интегрирования.

Рис. 1.2. Схема универсального интегратора