ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13

Измерение характеристик операционного усилителя

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Измерить параметры ОУ с помощью приведенных в описании различных схем включения ОУ.

ОБОРУДОВАНИЕ

Персональный компьютер IBM PC на базе процессоров Intel Pentium (и выше). Программа моделирования, основанная на использовании SPICE моделей.

ВВЕДЕНИЕ

Операционный усилитель (ОУ) – это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления и несимметричным выходом. Реальные ОУ обладают значительным коэффициентами усиления (обычно порядка ) и небольшим выходным импедансом, а также допускают изменение выходного сигнала почти в полном диапазоне питающего напряжения (обычно используют расщеплённые источники питания В). Промышленность выпускает сейчас сотни типов ОУ. Условное обозначение приведено на рис.1.

Рис.1

Входы (-) и (+), называют: «инвертирующий» и «неинвертирующий» соответственно. и работают они, следующим образом: выходной сигнал изменяется в положительном направлении, когда потенциал на входе (+) становится более положительным, чем потенциал на выходе (-) и наоборот. Символы указывают только относительную фазу выходного сигнала и вовсе не обязательно - полярность входного сигнала. Выводы (V+) и (V-) служат для подключения напряжения питания (обычно В). ОУ обладают колоссальным коэффициентом усиления по напряжению и редко используются без обратной связи.

Свойства «идеального» операционного усилителя:

1. На выходе ОУ устанавливается такое напряжение, чтобы разность между его входами была равна нулю (при замкнутой петле отрицательной обратной связи).

2. Входы ОУ ток не потребляют.

3. Первые два правила справедливы, когда выход не насыщен.

К сожалению, свойства реальных операционных усилителей значительно отличаются от идеального. Целью данной работы является знакомство с реальными параметрами ОУ.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Требуется измерить параметры ОУ. Для этого необходимо смоделировать принципиальные схемы, приведенные ниже, на вход in необходимо подать сигнал с источника AC сигнала. На вход +Ucc и -Ucc необходимо подать напряжение питания +15 В и –15 В соответственно. Все результаты снимаются с выхода Out.

1. Измерение входного импеданса производится по схеме показанной на рис.2

рис.2

2. Измерение выходного импеданса производится по схеме показанной на рис.3

рис.3

3. Измерение коэффициента усиления по напряжению на постоянном токе производится по схеме показанной на рис.4

рис.4

4. Измерение коэффициента ослабления синфазного сигнала()производится по схеме показанной на рис.5

рис.5

5. Измерение входного тока смещения производится по схеме показанной на рис.6

рис.6

6. Измерение входного напряжение сдвига производится по схеме показанной на рис.7

рис.7

Подбираем так, чтобы равнялось нулю. Полученное значение и будет .

7. Измерение скорости нарастания производится по схеме показанной на рис.8

рис.8

8. Измерение частоты единичного усиления (f) производится по схеме показанной на рис.9

рис.9

Искомая частота (f) - частота при которой (=) равняется единице

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Построить амплитудно-частотную характеристику используемого операционного усилителя с разомкнутой петлей обратной связи.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как соотносятся значения коэффициента усиления в «разах» и децибелах?

2. На какие характеристики ОУ температура влияет наиболее сильно?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. // Т.1-2, М.:Мир,1983.

2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. // Т.1-3, М.:Мир,1993.

3. Жеребцов И.П. Основы электроники. // Л.:Энергоатомиздат,1989.

5. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. / Томпкинс

У., Уэбстр Дж. - М.:Мир,1992.

8. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. // М.:Мир,1982.

9. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. //

М.:Мир,1985.

11.Кауфман М., Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике. //

Т.1-2, М:Энергоатомиздат,1991.

12.Пейтон Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. //

М.:БИНОМ, 1994.

13.Кучумов А.И. Электроника и схемотехника. // М.: Гелиос АРВ, 2002.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Список элементов:

Описание	Название элемента	Название библиотеки
резистор	R	analog.slb
операционный усилитель		opamp.slb
источник напряжения	Vsrс	sourse.slb
источник управляющего напряжения	Vpulse	sourse.slb
“земля”	AGND	port.slb
соединители	bubble	port.slb

6