Лабораторная работа № 5 исследование операционного усилителя

Цель работы – изучение усилителя медленно изменяющихся сигналов (УПТ), выполненного на интегральной микросхеме и методов повышения его стабильности.

1. Подготовка к работе.

   1. Каковы особенности УПТ ?

   2. Что такое дрейф нуля ?

   3. Что такое обратная связь в усилителях ?

2. Оборудование: лабораторный стенд, блок № 5, соединительные провода.

3. Задание № 1. Исследование неинвертирующего усилителя.

   1. Изучить влияние входных сопротивлений на усилительные свойства операционного усилителя (ОУ).

   2. Изучить влияние обратной связи на усилительные свойства ОУ.

   3. Снять частотную характеристику ОУ.

4. Задание № 2. Исследование инвертирующего усилителя.

   1. Изучить влияние входных сопротивлений.

   2. Изучить влияние обратной связи.

   3. Проанализировать, какая обратная связь позволяет реализовать макет.

5. Порядок выполнения задания № 1.

5.1. Изучение влияния входных сопротивлений на усилительные свойства неинвертирующего усилителя.

1. Для питания блока использовать напряжение равное 24 В и 12 В.

2. Соединить двухлучевым проводом «+» источника 24 В с «-» источника 12 В и клеммой Х7.

5.1.3. Подать питание на схему, соединив «-» источника 24 В с клеммой Х9, а «+» источника 12 В с клеммой Х8.

4. Произвести установку нуля операционного усилителя. Для этого необходимо:

• к клеммам Х10 и Х11 (выход усилителя) подключить мультиметр на пределе измерения постоянного напряжения 20 В;

• переменным сопротивлением R8 выставить минимальное напряжение на выходе ОУ.

5.1.5. Тумблер 1 поставить из исходного нижнего положения в верхнее.

5.1.6. напряжение, предназначенное для усиления, подать с выхода звукового генератора двухлучевыми проводами на вход усилителя: « » - Х4, « » - Х3 и на мультиметр, выставленный на измерение переменного напряжения с пределом измерения 2 В.

5.1.7. Выход усилителя двухлучевыми проводами соединить со входом осциллографа «Х10» - «У», Х11 – « » и со вторым мультиметром, выставленным на измерение переменного напряжения с пределом измерения 20 В.

5.1.8. Добиться устойчивого и удобного для наблюдения изображения выходного напряжения на экране осциллографа с помощью переключателей ВРЕМЯ/ДЕЛ; U/ДЕЛ и ручки «ПЛАВНО».

5.1.9. Последовательно подсоединяя выход звукового генератора «ГНЧ» к клеммам Х5 и Х6, наблюдать изменение амплитуды выходного сигнала. Амплитуду напряжения на выходе усилителя измеренного с помощью осциллографа, занести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1.

Входы	Х4	Х5	Х6
Uвых, В
КИ

5.1.10. По полученным результатам рассчитать коэффициент усиления по напряжению для каждого случая и сделать вывод о соотношении сопротивлений на входе и их влияние на усилительные свойства ОУ.

5.2. Изучение влияния обратной связи на усилительные свойства ОУ.

5.2.1. Выход звукового генератора «  » подключить к клемме Х4.

5.2.2. Переключая тумблеры S2иS3из исходного положения в верхнее в различных комбинациях, измерить величину выходного сигнала для каждого случая. Одновременно наблюдать изменение формы сигнала на экране осциллографа. Результаты измерений занести в таблицу 5.2.

Таблица 5.2.

Положение переключателя	S2нижн. S3нижн.	S2верхн. S3нижн.	S2верхн. S3верхн.
Uвых, В
Ки

5.2.3. По полученным результатам рассчитать коэффициент усиления по напряжению и сделать вывод о влиянии параметров обратной связи на коэффициент усиления.

5.3. Снять частотную характеристику ОУ.

5.3.1. Соединить выход ГНЧ со входом «Х4» операционного усилителя. Мультиметр нажатием кнопки «F» перевести в режим частотомера и установить предел измерения 10 кГц. К выходному гнезду ОУ «Х10» подключить вход осциллографа с целью измерения амплитуды выходного сигнала.

5.3.2. Изменяя частоту генератора низкой частоты ступенчато кнопками и плавно ручками установить последовательно частоты от 0,02 кГц до 20 кГц в соответствии с таблицей 5.3., измеряя ее частотомером мультиметра. Измерить осциллографом амплитуду выходного сигнала, одновременно наблюдая его форму на экране. Измерения производить для ОУ с обратной связью ОС и без нее (S2 иS3 в верхнем положении) и с обратной связью черезR7 (S2 в нижнем положении) и с обратной связью черезR7 иR9 (S2 иS3 в нижнем положении). Результаты измерений занести в таблицу 5.3 и построить по ним график.

Таблица 5.3.

	F, кГц	0,02	0,01	0,2	0,5	1,0	2,0	5,0	10,0	15,0	20,0
ООС без R7, R9	Uвых
ООС R7	Uвых
ООС R7, R9	Uвых

6. Порядок выполнения задания № 2.

Исследование инвертирующего усилителя проводится в полном соответствии с пп. 5.1.5. –5.2.5. за исключением того, что:

• тумблер S1 ставится в нижнее положение;

• напряжение со звукового генератора подается на клеммы: «~» - Х1 (Х2), « » - Х3.

После проведения всех исследований проследить по осциллографу за изменением выходного сигнала при вращении ручки потенциометра Р8 (в случае разбаланса).

7. Для выполнения задания № 3, необходимо, используя лекционный материал нарисовать возможные варианты соединений на макете.

8. Содержание отчета.

8.1. Наименование лабораторной работы.

8.2. Цель работы.

1. Перечень приборов и оборудования.

2. Исследуемая схема.

3. Результаты исследований.

   1. Таблицы 5.1., 5.2., 5.3., 5.4.

   2. Расчеты: коэффициент усиления по напряжению.

   3. Выводы и объяснения по результатам измерений.

4. Ответы на контрольные вопросы.

1. Контрольные вопросы.

   1. Каковы особенности УПТ в интегральном исполнении ?

   2. Какой усилитель называется инвертирующим ?

   3. Как влияет обратная связь на коэффициент усиления ?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 (БЛОК № 6)