5.2. Разработка измерительной схемы не инвертирующего

усилителя

За основу возьмём схему не инвертирующего усилителя рис. 4.3а. [9].

Для построения АЧХиз группы пассивных компонентов программы выбираем источник переменного синусоидального напряжения, переносим на рабочее поле программы и подключаем к не инвертирующему входу схемы.

Из группы контрольно-измерительных приборов выбираем измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Ploter), переносим на рабочее поле программы и подключаем к выходу схемы. Первые клеммы измерителяinиoutподключаем на вход и выход схемы соответственно, вторые клеммы измерителя заземляются.

Аналогично происходит подключение осциллографа для определения амплитуд входного и выходного сигналов усилителя и оценки его коэффициента усиления. Осциллограф (Oscilloscope) выбираем из группы контрольно-измерительных приборов, переносим его на рабочее поле и подключаем к выходу схемы. КаналАподключаем к входу схемы, каналВк выходу.

Для построения амплитудной характеристикик не инвертирующему входу усилителя подключаем генератор амплитудно-модулированных колебаний. К выходу схемы подключаем осциллограф (в этом случае подключается только каналВ): для наблюдения амплитудно-модулированных колебаний и построения амплитудной характеристики.

Резисторы R₁= 2.2 кОм иR _ос= 5.1 кОм образуют цепь последовательной обратной связи по напряжению. Напряжение на выходе цепи:

(5.1)

где U_вых– напряжение на выходе ОУ.

С учётом того, что напряжение, поступающее на инвертирующий вход, в соответствии с принципом работы ОУ складывается с напряжением на не инвертирующем входе со знаком минус, получим следующее выражение для коэффициента передачи цепи обратной связи:

(5.2)

Подставляем полученное выражение в формулу для усилителя с ОС: (5.3)

где K_ОС – комплексный коэффициент усиления усилителя с ОС;

β– коэффициент передачи четырёхполюсника ОС;

К– коэффициент усиления исходного усилителя.

Получим:

(5.4)

где K₀– коэффициент усиления ОУ. Учитывая, что величина1/К₀для операционного усилителя много меньше единицы, окончательно получим:

(5.5)

Из формулы (5.5)следует, что коэффициент усиления не инвертирующего усилителя определяется цепью ООС. Изменяя сопротивление резисторов в цепи ОС, можно получить заданный коэффициент усиления. Сопротивление резистора R₂= 2.2 кОм равно сопротивлениюR₁. Нагрузочный резистор имеет сопротивлениеR _н= 10 кОм. Ёмкость конденсатора составляет 1мкФ.

5.3. Разработка измерительной схемы активного фнч

За основу возьмём схему активного ФНЧ рис.4.8а [1]. Схема ФНЧ представляет собой комбинацию определённым образом соединенных RC– цепей и операционного усилителя. В качестве источника сигнала к не инвертирующему входу ОУ подключаем источник переменного синусоидального напряжения.

а)

б)

Рис. 5.1. Измерительные схемы не инвертирующего усилителя:

а –для построения амплитудно-частотной характеристики;

б – для построения амплитудной характеристики.

Для построения АЧХ и последующего определения рабочего диапазона частот ФНЧ к выходу схемы подключаем измеритель АЧХ.

То есть, из группы контрольно-измерительных приборов выбираем измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Ploter), переносим на рабочее поле программы и подключаем к выходу схемы. Первые клеммы измерителяinиoutподключаем на вход и выход схемы соответственно, вторые клеммы измерителя заземляем. На базе этой схемы проводятся и исследования по влиянию разброса параметров элементов на АЧХ ФНЧ.

Номинальные значения параметров элементов схемы задаются в соответствии с ТУ на операционный усилитель LM741и имеют следующие значения:R₁=1 кОм,R₂=5.1 кОм,R₃=10 кОм,R₄=10 кОм,С₁=1 пФ,C₂=1 нФ.

Рис. 5.2. Измерительная схема активного ФНЧ