Частотные характеристики:
Таблица 3 – Результаты измерения и расчётов частотных характеристик усилителя на ОУ
-
f, кГц
1000
500
250
125
62.5
31.25
15.625
7.812
5
Uвх, В
0.4
0.48
0.64
0.8
0.96
1.04
1.12
1.12
1.12
Uвых, В
0.4
0.8
1.68
3.12
2.28
2.16
2.16
2.16
2.16
k
1
1.667
2.625
3.9
2.375
2.077
1.929
1.929
1.929
Рисунок 5 – АЧХ неинвертирующего усилителя на ОУ
Анализ данных
В работе использовался операционный усилитель TL084. По экспериментальным данным максимальное выходное напряжение усилителя составляет около ±9.9 В при напряжении питания ±12 В, что соответствует режиму насыщения выходного каскада. Таким образом, напряжение насыщения оказывается примерно на 2 В меньше напряжения питания, что согласуется с паспортными характеристиками TL084.
Собственное напряжение смещения операционного усилителя определялось по смещению передаточных характеристик усилителя относительно начала координат. По экспериментальным данным оно составляет порядка нескольких десятков милливольт (около 20–80 мВ), что соответствует типичным значениям входного напряжения смещения для микросхемы TL084.
Вывод
В ходе лабораторной работы были изучены основные схемы усилителей на операционном усилителе TL084 в инвертирующем и неинвертирующем включениях. Экспериментально исследованы статические и частотные характеристики усилительных каскадов, а также определены параметры самого операционного усилителя.
Полученные передаточные характеристики подтвердили линейную зависимость выходного напряжения от входного в рабочем диапазоне сигналов. Для инвертирующего усилителя коэффициент усиления оказался близким k −1, а для неинвертирующего — k +2, что соответствует расчетным значениям. При увеличении уровня входного сигнала наблюдалось ограничение выходного напряжения вследствие насыщения операционного усилителя.
Исследование частотных свойств показало зависимость коэффициента усиления от частоты входного сигнала и наличие верхней граничной частоты, обусловленной внутренней частотной коррекцией операционного усилителя. Полученные результаты подтвердили уменьшение усиления на высоких частотах и конечное значение произведения усиления на полосу пропускания.
Таким образом, в работе были подтверждены основные свойства усилительных каскадов на операционных усилителях, изучено влияние напряжения смещения и насыщения на работу схемы, а также исследованы частотные ограничения реального операционного усилителя. Экспериментальные данные в целом хорошо согласуются с теоретическими расчетами и паспортными характеристиками микросхемы TL084.