МИНОБРНАУКИ России
«Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет «ЛЭТИ»
им. В.И. Ульянова (Ленина)»
кафедра ЭПУ
Лабораторная работа №8
по дисциплине «Аналоговая схемотехника»
«СУММИРУЮЩЕЙ И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛИ»
Выполнил: __________ _
Преподаватель: __________ Симон В. А.
Санкт-Петербург
2026
Цель: получить навыки сборки и изучить свойства схем суммирующего и дифференциального усилителей, построенных на основе ОУ. Данные схемы осуществляют сложение и вычитание входных напряжений и широко применяются в практике. Отдельное внимание уделяется задаче подавления синфазной помехи на дифференциальном усилительном каскаде.
Исследуемые в работе схемы:
Рисунок 1 – Схема суммирующего усилителя
Рисунок 2 – Схема суммирования сигналов с двух генераторов
Схема 3 – Схема дифференциального усилителя
Рисунок 4 – Схема дифференциального усилителя для исследования влияния синфазной помехи
Обработка результатов
Суммирующий усилитель:
Uвх1 = -2.5 В
Таблица 1 – Статическая характеристика суммирующего усилителя
U2,В |
11.6 |
8.6 |
7.6 |
6.8 |
5.6 |
4.8 |
3.8 |
3 |
2.6 |
1.4 |
0.6 |
Usum,В |
9.1 |
6.1 |
5.1 |
4.3 |
3.1 |
2.3 |
1.3 |
0.5 |
0.1 |
-1.1 |
-1.9 |
Uэкспmin,В |
-12.2 |
-12 |
-12 |
-11.2 |
-9 |
-7 |
-4.2 |
-3.2 |
-2.2 |
0.4 |
2.2 |
Uэкспmax,В |
-11.8 |
-11.2 |
-9.4 |
-7.6 |
-5.2 |
-3.4 |
-0.6 |
-0.4 |
1.6 |
4.2 |
6 |
Uтеор,В |
-20 |
-13.4 |
-11.2 |
-9.5 |
-6.8 |
-5.1 |
-2.9 |
-1.1 |
-0.22 |
2.42 |
4.18 |
Таблица 2 – Продолжение таблицы 1
U2,В |
0.2 |
-0.2 |
-0.8 |
-1.2 |
-1.6 |
-2.6 |
-3.4 |
-4.2 |
-7.4 |
-11.8 |
Usum,В |
-2.3 |
-2.7 |
-3.3 |
-3.7 |
-4.1 |
-5.1 |
-5.9 |
-6.7 |
-9.9 |
-14.3 |
Uэкспmin,В |
3.4 |
4 |
5.4 |
6 |
6.8 |
8.8 |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
Uэкспmax,В |
7 |
7.6 |
9 |
9.6 |
10.4 |
11 |
11 |
11 |
11 |
11 |
Uтеор,В |
5.06 |
5.94 |
7.26 |
8.14 |
9.02 |
11.22 |
12.98 |
14.74 |
21.78 |
31.46 |
Примеры расчёта:
Рисунок 5 – Статическая характеристика суммирующего усилителя
Рисунок 6 – Осциллограмма суммы сигналов 1 кГц + 1 кГц
Рисунок 7 – Осциллограмма суммы сигналов 1 кГц + 2 кГц
Дифференциальный усилитель:
U1(2) = 5 В
Таблица 3 –
Uвх1, В |
-8 |
-6.4 |
-1.4 |
-0.4 |
0.4 |
1.2 |
2 |
3.2 |
Udif1, В |
-13 |
-11.4 |
-6.4 |
-5.4 |
-4.6 |
-3.8 |
-3 |
-1.8 |
Uвыхэксп1, В |
-12 |
-12 |
-12 |
-11.6 |
-10.2 |
-8.2 |
-6.4 |
-4 |
Uвыхтеор1, В |
-27.8 |
-24.4 |
-13.7 |
-11.5 |
-9.8 |
-8.1 |
-6.4 |
-3.8 |
Таблица 4 – Продолжение таблицы 3
Uвх1, В |
3.8 |
4.4 |
5.4 |
6.6 |
7.2 |
7.4 |
7.8 |
8 |
Udif1, В |
-1.2 |
-0.6 |
0.4 |
1.6 |
2.2 |
2.4 |
2.8 |
3 |
Uвыхэксп1, В |
-2.6 |
-1.4 |
0.8 |
3.4 |
4.4 |
5 |
5.8 |
6.4 |
Uвыхтеор1, В |
-2.6 |
-1.3 |
0.9 |
3.4 |
4.7 |
5.1 |
5.9 |
6.4 |
Пример расчёта:
Таблица 5 –
Uвх2, В |
-8 |
-5.4 |
0 |
0.8 |
1.4 |
2.2 |
2.8 |
Udif2, В |
-13 |
-10.4 |
-5 |
-4.2 |
-3.6 |
-2.8 |
-2.2 |
Uвыхэксп2, В |
10.6 |
10.6 |
10.6 |
9 |
7.8 |
5.8 |
4.4 |
Uвыхтеор2, В |
27.8 |
22.2 |
10.7 |
8.9 |
7.7 |
5.9 |
4.7 |
Таблица 6 – Продолжение таблицы 5
Uвх2, В |
3.8 |
4.4 |
5.2 |
5.8 |
6.2 |
7 |
7.6 |
8 |
Udif2, В |
-1.2 |
-0.6 |
0.2 |
0.8 |
1.2 |
2 |
2.6 |
3 |
Uвыхэксп2, В |
2.6 |
1 |
-0.4 |
-1.8 |
-3 |
-4.2 |
-5.8 |
-6.6 |
Uвыхтеор2, В |
2.6 |
1.3 |
-0.4 |
-1.7 |
-2.6 |
-4.3 |
-5.6 |
-6.4 |
Рисунок 8 – Статические характеристики дифференциального усилителя
Рисунок 9 – Осциллограмма дифференциального усилителя без конденсаторов
Рисунок 10 – Осциллограмма дифференциального усилителя с подключенным 1 конденсатором
Рисунок 11 – Осциллограмма дифференциального усилителя с подключенным 2 конденсатором
Рисунок 12 – Осциллограмма дифференциального усилителя с обоими подключенными конденсаторами
Вывод
В ходе лабораторной работы были исследованы суммирующий и дифференциальный усилители на операционных усилителях. Экспериментально подтверждены основные принципы их работы и проведено сравнение теоретических и практических результатов.
При исследовании суммирующего усилителя была получена его статическая характеристика и изучен процесс сложения сигналов различной частоты. Установлено, что выходное напряжение соответствует алгебраической сумме входных сигналов с учетом коэффициента усиления схемы. Наблюдаемые отклонения экспериментальных результатов от теоретических значений связаны с ограничением выходного напряжения операционного усилителя и его переходом в режим насыщения при больших уровнях входных сигналов.
При исследовании дифференциального усилителя подтверждена его способность усиливать разность входных напряжений и подавлять синфазную составляющую сигнала. Экспериментальные данные в целом согласуются с теоретическими расчетами, а различия обусловлены неидеальностью используемых компонентов и ограничениями операционного усилителя. Также было установлено, что применение конденсаторов способствует дополнительному ослаблению синфазных помех и улучшению качества выходного сигнала.
Таким образом, в работе были изучены принципы построения и функционирования суммирующих и дифференциальных усилителей, а также подтверждена их эффективность для выполнения операций сложения, вычитания сигналов и подавления синфазных помех в аналоговых электронных устройствах.