18_1_1_1 (2)
.pdf
1. Цель работы:
изучение возможностей практического использования операционного усилителя типа К140УД1408; исследование типовых линейных электронных устройств обработки сигналов, выполненных на базе этого усилителя.
2. Схемы исследуемых устройств
3. Таблицы проделанных экспериментальных измерений, данные теоретических расчетов, комментарии к ним.
Таблица 1 “Амплитудная характеристика усилителя в различных схемах включения”
S1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
включение |
|
|
Инвертирующее |
|
Неинвертирующее |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
S2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
1 |
||
Вид ОС |
Roc-=22кОм |
|
Roc-=100кОм |
Roc-=22кОм |
|||||
U вх, В |
U вых, В |
|
Uт. вых, В |
|
U вых, В |
Uт. вых, В |
U вых, В |
|
Uт. вых, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,002 |
0,0004 |
|
0,0044 |
|
0,023 |
0,02 |
0,007 |
|
0,0064 |
0,005 |
0,011 |
|
|
|
0,052 |
|
0,016 |
|
|
0,01 |
0,024 |
|
|
|
0,102 |
|
0,033 |
|
|
0,02 |
0,046 |
|
|
|
0,204 |
|
0,064 |
|
|
0,05 |
0,111 |
|
|
|
0,51 |
|
0,161 |
|
|
0,1 |
0,224 |
|
|
|
1,01 |
|
0,319 |
|
|
0,2 |
0,439 |
|
|
|
2,053 |
|
0,642 |
|
|
0,3 |
0,668 |
|
|
|
3,064 |
|
0,967 |
|
|
0,5 |
1,116 |
|
|
|
5,095 |
|
1,614 |
|
|
0,7 |
1,548 |
|
|
|
7,042 |
|
2,258 |
|
|
1 |
2,22 |
|
|
|
8,779 |
|
3,218 |
|
|
2 |
4,416 |
|
|
|
10,294 |
|
6,482 |
|
|
5 |
5,021 |
|
11 |
|
11,103 |
50 |
9,993 |
|
11 |
Исследование АЧХ устройств на ОУ в различных схемах включения Таблица 2
S2 |
|
1 |
|
2 |
35 |
||
Вид OC |
Roc=22 кОм |
Roc=100 кОм |
Сос=0.1 мкФ |
||||
S3 |
I |
|
II |
I |
|
II |
I |
коррекция |
простая |
|
сложная |
простая |
|
сложная |
простая |
fвх, Гц |
|
|
|
Uвых, В |
|
||
10 |
1,38 |
|
1,38 |
7,14 |
|
7,14 |
7,14 |
20 |
1,53 |
|
1,53 |
7,15 |
|
7,15 |
7,15 |
50 |
1,55 |
|
1,54 |
7,11 |
|
7,11 |
7,11 |
100 |
1,55 |
|
1,55 |
7,16 |
|
7,16 |
7,16 |
300 |
1,55 |
|
1,55 |
7,15 |
|
7,15 |
7,15 |
1000 |
1,57 |
|
1,57 |
5,89 |
|
5,89 |
5,89 |
3000 |
1,53 |
|
1,56 |
2,04 |
|
2,04 |
2,04 |
10000 |
0,6 |
|
1,57 |
0,62 |
|
0,62 |
0,62 |
20000 |
0,3 |
|
1,52 |
0,31 |
|
0,31 |
0,31 |
30000 |
0,21 |
|
1,35 |
0,21 |
|
0,21 |
0,21 |
50000 |
0,13 |
|
0,86 |
0,13 |
|
0,13 |
0,13 |
100000 |
0,08 |
|
0,46 |
0,09 |
|
0,09 |
0,09 |
200000 |
0,06 |
|
0,25 |
0,06 |
|
0,06 |
0,06 |
Таблица 3
вид OC |
|
Roc=22 кОм |
|
|
Roc=100 кОм |
|
Сос=0.1 мкФ |
|||
коррекция |
простая |
сложная |
простая |
сложная |
простая |
|||||
|
Uвых, |
|
Uвых, |
|
Uвых, |
|
Uвых, |
|
Uвых, |
|
fвх, Гц |
В |
KudB |
В |
KudB |
В |
KudB |
В |
KudB |
В |
KudB |
10 |
1,38 |
5,895621 |
1,38 |
5,895621 |
7,14 |
20,172 |
7,14 |
20,172 |
8,53 |
21,71702 |
20 |
1,53 |
6,791868 |
1,53 |
6,791868 |
7,15 |
20,18416 |
7,15 |
20,18416 |
5,53 |
17,95254 |
50 |
1,55 |
6,904673 |
1,54 |
6,848454 |
7,11 |
20,13543 |
7,11 |
20,13543 |
2,22 |
10,0251 |
100 |
1,55 |
6,904673 |
1,55 |
6,904673 |
7,16 |
20,1963 |
7,16 |
20,1963 |
1,11 |
4,004499 |
300 |
1,55 |
6,904673 |
1,55 |
6,904673 |
7,15 |
20,18416 |
7,15 |
20,18416 |
0,37 |
-5,53793 |
1000 |
1,57 |
7,016032 |
1,57 |
7,016032 |
5,89 |
18,50035 |
7,21 |
20,25674 |
0,1 |
-16,902 |
3000 |
1,53 |
6,791868 |
1,56 |
6,960531 |
2,04 |
9,290643 |
7,18 |
20,22053 |
0,034 |
-26,2724 |
10000 |
0,6 |
-1,33894 |
1,57 |
7,016032 |
0,62 |
-1,05413 |
4,18 |
15,52156 |
0,018 |
-31,7965 |
20000 |
0,3 |
-7,35954 |
1,52 |
6,734911 |
0,31 |
-7,07473 |
2,14 |
9,706315 |
0,019 |
-31,3269 |
30000 |
0,21 |
-10,4576 |
1,35 |
5,704715 |
0,21 |
-10,4576 |
1,43 |
6,20476 |
0,019 |
-31,3269 |
50000 |
0,13 |
-14,6231 |
0,86 |
1,788008 |
0,13 |
-14,6231 |
0,89 |
2,085839 |
0,04 |
-24,8608 |
100000 |
0,08 |
-18,8402 |
0,46 |
-3,6468 |
0,09 |
-17,8171 |
0,48 |
-3,27714 |
0,07 |
-20 |
200000 |
0,06 |
-21,3389 |
0,25 |
-8,94316 |
0,06 |
-21,3389 |
0,26 |
-8,60249 |
0,06 |
-21,3389 |
для каждой схемы включения дополняем столбцами с расчетными значениями коэффициента усиления в децибелах по формуле
, для каждого значения частоты
4.Графики экспериментальных и теоретических зависимостей:
- амплитудные характеристики зависимости UВЫХ от UВХ
1.1
10
1
0,0001 |
0,001 |
0,01 |
0,1 |
1 |
10 |
100 |
0,1
0,01
0,001
2.1
10
|
|
|
1 |
|
|
0,001 |
0,01 |
0,1 |
1 |
10 |
100 |
0,1
0,01
0,001
1.2
10
1
0,01 |
0,1 |
1 |
10 |
100 |
0,1 
0,01
0,001
- графики АЧХ (зависимости KU dB от f) для всех четырех исследованных схем масштабного усилителя на одном графике в полулогарифмическом масштабе (логарифмический масштаб использовать по оси частот):
25 |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
10 |
100 |
1000 |
10000 |
100000 |
1000000 |
-5 |
|
|
|
|
|
|
-10 |
|
|
|
|
|
|
-15 |
|
|
|
|
|
|
-20 |
|
|
|
|
|
|
-25
- графики АЧХ для интегрирующего усилителя: 1) экспериментальная (по данным KUi dB) и 2) теоретическая (по формуле 20 Lg(Ai(f)), где Ai(f) рассчитывается по (3)) обе зависимости на одном графике, в полулогарифмическом масштабе (логарифмический масштаб использовать по оси частот):
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
10 |
100 |
1000 |
10000 |
100000 |
1000000 |
||||
-10 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.Выводы по результатам работы
-степень соответствия теоретических и экспериментально полученных амплитудных характеристик масштабных усилителей на ОУ высокая
-существует выигрыш в полосе рабочих частот за счёт использования сложной частотной коррекции вместо простой
-полоса частот масштабного усилителя на ОУ действительно оказывается тем уже, чем больше задан коэффициент усиления
-в диапазоне частот (10Гц -10000Гц) теоретическая АЧХ интегрирующего усилителя соответствует экспериментальной, но на дальнейшем участке АЧХ не совпадают, мы предполагаем, что это связано с неточностью аппаратуры.