ЛР4 Бронников Жангериев
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра РЭС
отчет
по лабораторной работе №4
по дисциплине «Основы компьютерного проектирования и моделирования телекоммуникационных систем»
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ
Студенты гр. 0182 |
|
Жангериев Р.В. Бронников Д.Д. |
Преподаватель |
|
Шеллер А.Д. |
Санкт-Петербург
2023
Моделирование характеристик ОУ
Рис. 1. Схема моделирования амплитудных характеристик ОУ
Моделирование схемы по постоянному току в рабочей точке
Рис. 2. Результат моделирования схемы по постоянному току
Построение амплитудных характеристик ОУ
Рис. 3. Амплитудные характеристики ОУ для источника V1
Рис. 4. Амплитудные характеристики ОУ для источника V2
Напряжение на выходе остается постоянным при изменении входного напряжения (режим насыщения) до напряжения смещения 5 В. Далее ОУ опять входит в режим насыщения. Для противоположной полярности график симметричен.
Построение семейства амплитудных характеристик ОУ
Рис. 5. Семейство амплитудных характеристик ОУ для второго источника V3
Рис. 6. Семейство амплитудных характеристик ОУ для второго источника V4
Выходное напряжение в рабочем диапазоне входных (от V1) напряжений можно регулировать с помощью напряжений от источников V3 и V4. Максимальная амплитуда на выходе достигается при значениях 6 В и 9 В для V3 и V4 соответственно. Эти значения зависят от модели ОУ.
Построение частотных характеристик ОУ
Рис. 7. Схема для измерения ЧХ ОУ
Рис. 8. АЧХ ОУ
Рис. 9. ФЧХ ОУ
По результатам курсорного измерения полоса пропускания составляет примерно 700 кГц.
Построение семейства частотных характеристик для различных сопротивлений в цепи обратной связи R3
Рис. 10. АЧХ ОУ при нескольких значениях сопротивлений ОС
Рис. 11. ФЧХ ОУ при нескольких значениях сопротивлений ОС
Сопротивление в ОС сильно влияет на форму АЧХ, а, соответственно, и на полосу пропускания. Чем выше сопротивление, тем уже полоса.
Построить временные характеристики ОУ
Рис. 12. Временные характеристики ОУ
По результатам курсорного измерения период входного и выходного сигнала составляет примерно 100 мкс, а, значит, частота - 10 КГц.
Построение спектров входного и выходного сигналов
Рис. 13. Таблица с расчётами БПФ для входного сигнала
Рис. 14. Спектр входного сигнала
Рис. 15. Таблица с расчётами БПФ для выходного сигнала
Рис. 16. Спектр выходного сигнала
Построение АЧХ и ФЧХ с использованием виртуального прибора Bode Plotter
Рис. 17. АЧХ ОУ, построенное с помощью прибора Bode Plotter
Рис. 18. ФЧХ ОУ, построенное с помощью прибора Bode Plotter
По результатам выводимым прибором Bode Plotter замечено, что частота среза примерно совпадает с результатом, полученным при анализе AC Sweep.
Вывод
В процессе работы была изучена модель ОУ. Построены амплитудные характеристики, с помощью которых можно установить, что напряжение смещения 5 В, а с помощью источников напряжений V3 и V4 можно управлять выходным напряжением.
Были построены частотные характеристики с помощью программы и виртуального прибора. Результаты двух способов совпали, а полоса пропускания получена около 700 кГц.
Изучены также временные характеристики, показывающие, что частоты гармонических сигналов (входного и выходного) совпадают и равны 10 кГц. С помощью БПФ были построены их спектры, на которых видно одну гармонику на той же частоте. Также программа выводит в табличном виде и другие параметры спектра.
Изучено влияние сопротивления в цепи обратной связи – чем оно выше, тем уже полоса пропускания.