Laboratornaya_rabota_3.5 (Электротехника)

Министерство Образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Электротехника и электроника»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ 3.5

«ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ»

Выполнил: студент гр. 101150 Ермолайчик А.Г.

Проверила: Пекарчик О.А.

Минск 2013

Лабораторная работа 3.5

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

1 Цель работы: исследование усилительных свойств операционного усилителя (ОУ); изучение типовых схем и аналоговых устройств на базе ОУ.

2 Краткие сведения

Операционные усилители (ОУ) являются разновидностью усилителей постоянного тока, имеют большой коэффициент усиления по напряжению K_U=U_вых/U_вх=310³-510⁶ и высокое входное сопротивление R_вх=20 кОм ... 10 МОм. Современные ОУ выполняются в интегральном исполнении двух- и трехкаскадными. Основу ОУ составляет дифференциальный усилитель, служащий входным каскадом, а выходной каскад – обычно эмиттерный повторитель, обеспечивающий должную нагрузочную способность.

Массовое применение ОУ обусловлено их универсальностью: могут осуществлять усиление с постоянным коэффициентом, сложение, вычитание, дифференцирование, интегрирование сигналов, сравнение электрических величин, генерацию сигналов разной формы и др.

Условное обозначение ОУ показано на рисунке 2.1. ОУ имеет два входа и один выход. При подаче сигнала на неинвертирующий вход U_{вх Н} приращение выходного сигнала U_вых совпадает по знаку (фазе) с приращением U_вх._Н. Если сигнал подан на инвертирующий вход U_{вх И}, то приращение U_вых имеет обратный знак (в противофазе) по сравнению с приращением U_вх._И. Инвертирующий вход используют в усилителях для введения отрицательной обратной связи (ООС), благодаря чему повышается стабильность K_U, снижаются нелинейные искажения, увеличивается R_вх.

Важнейшими характеристиками ОУ являются амплитудные (передаточные) характеристики U_вых(U_вх).

3 Предварительное задание к эксперименту

Исходные данные предварительного задания представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1 – Исходные данные

Вариант	1
Тип усилителя	Рисунок 3.1
Rос, кОм	20
Тип генератора	Рисунок 3.2
R, кОм	5
С, нФ	10

Инвертирующий усилитель (рисунок 3.2) изменяет знак выходного сигнала относительно входного. На инвертирующий вход через резистор R1 подается U_вх и вводится параллельная отрицательная обратная связь по напряжению с помощью резистора R_ос.

Принимаем I_оу=0, тогда для узла 1 справедливо равенство I_вх = I_ос или Так как собственный коэффициент усиления ОУ К_UОУ, то напряжение на входе ОУ U₀=U_вых/К_UОУ0, тогда U_вх/R₁= = U_вых/R_ос.

Коэффициент усиления К_UИ=

Для уменьшения погрешностей от изменения входных токов делают симметричными входы, выбирая R₂=R₁║R_ос.

Генератор гармонических колебаний с мостом Вина является самовозбуждающимся генератором (рисунок 3.3). Он преобразует энергию постоянного тока в переменный ток требуемой частоты. Мост Вина, состоящий из элементов R₁, С₁, R₂, С₂, образует звено частотно-зависимой положительной обратной связи (ПОС). Входной сигнал генератора - это часть его выходного напряжения, передаваемая звеном ПОС. При R₁=R₂=R и С₁=С₂=С частота генерации f₀=1/(2RC). Элементы R_о, R_ос предназначены для получения требуемого коэффициента усиления.

4 Таблицы вычислений и измерений

Результаты измерений записываем в таблицу 4.1 и 4.2

Таблица 4.1

Uвх, мВ	0						1000
Uвых, В
Uвх, мВ	0						–1000
Uвых, В

Таблица 4.2

Uвх1, мВ	Uвх2, мВ	Uвых, мВ	К