эбэл 5 операционники анисимов бтс

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Элементная база электроники»

Тема: Исследование ОУ при различных схемах включения

Студенты гр. 3501	________________	Рябов Я.Р.
	________________	Копачев Д.А.
Преподаватели	________________	Подоксенов А.А.
	________________	Касьянова Я.С.

Санкт-Петербург

2025

Цель работы: Изучение поведения ОУ при различных схемах включения.

Используемое оборудование: NI ELVIS Bode Analyzer, макетная плата NI ELVIS, операционные усилители, осциллограф NI ELVIS, генератор сигнала NI ELVIS, резисторы, конденсаторы, Variable Power Supplies.

Теоретические сведения

Операционный усилитель (ОУ) – интегральный компонент, обладающий дифференциальным входом и имеющий очень большой коэффициент усиления.

Свойства идеального ОУ:

1. Входное сопротивление идеального ОУ стремится к бесконечности.

2. Выходное сопротивление идеального ОУ равняется нулю.

3. Коэффициент усиления в идеальном ОУ бесконечно большой.

4. Коэффициент усиления в идеальном ОУ не зависит от частоты сигнала и постоянен на всех частотах (бесконечная рабочая полоса частот).

5. Разность потенциалов между инвертирующим и неинвертирующим входами равна нулю.

Из вышеуказанных свойств следуют два правила расчета ОУ:

I. Разность входа между инвертирующим и неинвертирующим входом равна нулю: 𝑈вх+− 𝑈вх−=0.

II. Входы ОУ не потребляют ток: 𝐼вх=0.

Основные схемы включения ОУ

Большинство схем включения ОУ содержат обратную связь. При этом самым распространённым типом обратной связи является отрицательная обратная связь (ООС). Отрицательная обратная связь - вид реакции системы, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению. Использование ООС позволяет нам сделать частотную характеристику ОУ более стабильной и самостоятельно определять коэффициент усиления схемы.

Обработка экспериментальных данных

В работе использовался операционный усилитель модели TL061CP

f = 100 Гц

1. Инвертирующий усилитель.

Требуемый коэффициент усиления: 3

R₁ = 10 kΩ

R₂ = 30 kΩ

Рисунок 1 – Собранная на Ni Elvis схема инвертера

Рисунок 2 – Осциллограмма входного и выходного (увеличен в 3 раза и сдвинут по фазе на 180˚) сигналов

Рисунок 3 – Принципиальная схема инвертера в Micro-Cap

Рисунок 4 – Осциллограмма входного (штриховка) и выходного (сплошная линия) сигналов в Micro-Cap

2. Неинвертирующий усилитель.

R₁ = 10 kΩ

R₃ = 20 kΩ

Рисунок 5 - Собранная на Ni Elvis схема неинвертирующего усилителя

Рисунок 6 – Осциллограмма входного и выходного (увеличен в 3 раза) сигналов

Рисунок 7 – Принципиальная схема неинвертирующего усилителя в Micro-Cap

Рисунок 8 – Осциллограмма входного (штриховка) и выходного (сплошная линия) сигналов в Micro-Cap

3. Повторитель напряжения

Рисунок 9 – Собранная на Ni Elvis схема повторителя напряжения

Рисунок 10 – Осциллограмма входного (верхняя) и выходного (нижняя) сигналов

Рисунок 11 – Принципиальная схема повторителя напряжения в Micro-Cap

Рисунок 12 – Осциллограмма входного и выходного сигналов (они совпадают) в Micro-Cap

Вывод:

В ходе лабораторной работы были изучены три типа схем с операционным усилителем: инвертирующий усилитель, неинвертирующий усилитель и повторитель сигнала. Инвертирующий усилитель усиливает сигнал в 3 раза и сдвигает его на 180˚, неинвертирующий усиливал сигнал в 3 раза, а повторитель на выходе давал тот же сигнал, что и на входе. Коэффициент усиления зависит от подключенных к нему резисторов, поэтому резисторы были подобраны специально, чтобы добиться коэффициента усиления 3.