отчеты по лабораторным работам / ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт

Направление подготовки

Кафедра ПМЭ

«ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ»

Отчет по лабораторной работе №1

По дисциплине «Электроника и МПТ»

Студент(ы)

Группа	ФИО	Подпись	Дата

Руководитель

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Гребенников В.В.	Доцент кафедры ПМЭ

Томск -2015 г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с особенностями функционирования базовых схем, выполняемых на основе операционных усилителей (масштабирующие усилители, интегратор) и приобретение практических навыков экспериментального исследования.

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ

1. Рассчитана и собрана схема неинвертирующего усилителя на основе ОУ с коэффициентом усиления 11, если известно сопротивление в цепи обратной связи

2. Снята и построена амплитудная характеристика = F() при f = const. Определен динамический диапазон усиления , а также коэффициент усиления на её линейном участке.

Uвх, В	Uвых, В
0,25	2,5
0,5	5
0,6	6,5
1	10
1,25	11

3. Снята и построена амплитудно-частотная характеристика при и определена полоса пропускания усилителя. Амплитуда входного сигнала 0,5В. Рекомендуемый диапазон частот для снятия характеристики от 30Гц до 300кГц.

, кГц	0,03	0,5	1	5	10	20	40
	5,65	5,69	5,68	5,72	5,71	5,67	5,57
, кГц	80	120	160	200	220	260	300
	4,95	3,74	2,92	2,37	2,17	1,85	1,75

, кГц	0,03	0,5	1	5	10	20	40
	11,3	11,38	11,36	11,44	11,42	11,34	11,14
, кГц	80	120	160	200	220	260	300
	9,9	7,48	5,84	4,74	4,34	3,7	3,5

3. Сфазированные осциллограммы входного и выходного напряжений для частоты, находящейся в полосе пропускания

5. Рассчитана и собрана схема неинвертирующего усилителя с единичным коэффициентом усиления и с помощью цифрового вольтметра определен реальный коэффициент усиления при = 0,5 В.

;

6. Снята и построена амплитудная характеристика =F() неинвертирующего усилителя с =1 при f=1 кГц.

Uвх, В	Uвых, В
0,55	0,55
0,6	0,6
0,7	0,7
0,75	0,75
0,8	0,8

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ

1. Рассчитана и собрана схема инвертирующего усилителя на основе ОУ с коэффициентом усиления 10, если известно сопротивление в цепи обратной связи

2. Снята и построена амплитудная характеристика =F() при f = 1 кГц, определен реальный коэффициент усиления .

Uвх, В	Uвых, В
0,5	5
0,6	6
0,7	7
0,8	8
1	10

4. Сфазированные осциллограммы входного и выходного напряжений для частоты, находящейся в полосе пропускания

4. Рассчитана и собрана схема инвертирующего усилителя с (рис. 3,б). Экспериментальным путём определен его реальный коэффициент усиления в рабочей полосе частот.

0,67	0,63

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАТОРА

1. Собрана схема интегратора на основе ОУ с параметрами элементов: = 11кОм, = 110кОм, = 10нФ. Снята и построена амплитудно-частотная характеристика интегратора = F(f) при =const=0,73

, кГц	0,03	0,5	1	5	10	20	30
	7,23	2,16	1,12	0,23	0,12	0,06	0,04
, кГц	40	50	60	70	80	90	100
	0,03	0,027	0,023	0,022	0,02	0,019	0,018

, кГц	0,03	0,5	1	5	10	20	30
	9,9	2,96	1,53	0,31	0,16	0,08	0,053
, кГц	40	50	60	70	80	90	100
	0,04	0,036	0,031	0,029	0,027	0,025	0,024

2-3. Было установлено на выходе генератора синусоидальное напряжение амплитудой при . Была зарисована сфазированные осциллограммы входного и выходного напряжений.

4. Экспериментальным путём определено напряжение смещения исследуемого операционного усилителя. Выходное напряжение усилителя будет равно в схеме, приведённой на рис. 6.

Требование о равенстве входных напряжений в активном состоянии для реальных ОУ выполняется не совсем точно — ОУ стремится поддерживать между своими входами не точно ноль вольт, а некоторое небольшое напряжение (напряжение смещения). Другими словами, реальный ОУ ведет себя как идеальный ОУ, у которого внутри последовательно с одним из входов включен генератор напряжения с ЭДС . Напряжение смещения — очень важный параметр, он ограничивает точность ОУ, например, при сравнении двух напряжений. Типичные значения U_см составляют 10⁻³ ÷ 10⁻⁶ В.

ВЫВОД:

В ходе лабораторной работе были рассчитаны и собраны схемы инвертирующего, неинвертирующего усилителей и интегратора.

При инвертирующем усилителе была построена амплитудная характеристика с Ku=10,25; АЧХ, полоса пропускания которой составила примерно 0÷40 кГц. Реальный Ku совпал с 1.

При инвертирующем усилителе была также построена амплитудная характеристика с Ku=10. Были сняты осциллограммы, наглядно демонстрирующие разность полярностей на входе и выходе усилителя. Реальный Ku практически совпал с 1 (0,94).

При интеграторе были сняты осциллограммы, наглядно демонстрирующие изменение формы сигнала на входе и выходе (синусоидальный, прямоугольный и пилообразный сигналы). Определена величина напряжения смещения Uсм=-0,0057В.

13