Контрольні питання.

1. Скільки в біполярного транзистора електродів? Як вони називаються?

2. Скільки p-n переходів містить біполярний транзистор?

3. Які вам відомі характеристики транзистора?

4. Що таке коефіцієнт підсилення по струму?

5. Наведіть кілька назв електронних пристроїв, в яких використовуються транзистори.

6. Які види транзистора, крім біполярного, вам відомі?

Лабораторна робота №8 Дослідження роботи інвертуючого і неінвертуючого підсилювачів

Мета роботи: експериментальне визначення передавальних характеристик інвертуючого і неінвертуючого підсилювачів, побудованих на базі операційних підсилювачів.

Стислі теоретичні відомості

В наш час аналогові електронні системи створюються здебільшого на базі операційних підсилювачів. Про це можна сказати інакше: основною елементною базою сучасних аналогових електронних систем є операційний підсилювач.

Операційним підсилювачем (ОП) називається диференціальний підсилювач електричних сигналів, у якого вихідна напруга пропорційна різниці вхідних напруг і (рис.8.1):

,

де – коефіцієнт посилення ОП по напрузі.

Вхід ОП, на який подається напруга , називається інвертуючим, а інший вхід, відповідно – неінвертуючим. Струми, що протікають по вхідних ланцюгах ОП, визначаються вхідним опором ОП.

ОП є багатокаскадним підсилювачем постійного струму, що задовольняє таким умовам:

• коефіцієнт посилення по напрузі ОП прямує до нескінченності і в реальних схемах складає ;

• вхідний опір прагне до нескінченності ;

• вихідний опір прагне до нуля (Rвых > 0), але в реальних схемах його типове значення для більшості схем ОП приймається рівним 2 кОм;

У переважній більшості випадків ОП працює в сукупності з електричними ланцюгами, що пов'язують його вихід з інвертуючим входом і створюючими таким чином негативний зворотний зв'язок.

Прикладом такої схеми є неінвертуючий підсилювач (рис. 8.1). Значення резистора ланцюга зворотного зв'язку в цій схемі вибирається набагато менше вхідного опору ОП. Тому при розгляді роботи цієї схеми ми маємо право нехтувати вхідними струмами ОП.

Рис. 8.1

Аналіз цієї схеми показує таку залежність між вихідною та вхідною напругами

,

де –коефіцієнт підсилення неінвертуючого підсилювача.

З даної формули видно важливу першу властивість, притаманну всім схемам на ОП, охопленому негативним зворотним зв'язком: робота схеми визначається тільки параметрами ланцюга зворотного зв'язку і не залежить від параметрів ОП. Саме цією властивістю схем на ОП пояснюється той факт, що майже вся аналогова електроніка в наш час будується на базі ОП.

Другу властивість схем з негативним зворотним зв’язкомможна знайти, підставивши значенняUy у вираз для визначення U_x

, тобто напруги на обох входах ОП рівні. Ця властивість схем на ОП значно спрощує їх розрахунок.

Використовуючи ці дві властивості, розглянемо роботу інвертуючого підсилювача (рис.8.2).

Рис.8.2

З другої властивості схем із зворотнім зв’язком витікає, що напруга на інвертуючому вході рівна нулю, а це значить, що U_x і завжди мають протилежну полярність. По першому закону Кирхгофа (рис.8.4) одержуємо:. Це можна записати, якщо знехтувати значенням вхідного струму ОП. Тому

.

Звідси витікає рівняння інвертуючого підсилювача:

, в якому – коефіцієнт підсилення інвертуючого підсилювача.

Графічно зв'язок між вхідними і вихідними напругами електронних вузлів описується передавальною характеристикою. На рис. 8.3 представлені передавальні характеристики інвертуючого (ІП) і неінвертуючого (НП) підсилювачів, для випадків, коли .

Рис.8.3

Як видно з характеристик модуль вихідної напруги ОП обмежений. Максимум значення модуля вихідної напруги ОП визначається величиною напруги живлення. Це значення модуля називається напругою насичення. Слід сказати, що вказані вище дві властивості охопленого від’ємним зворотним зв’язком ОП існують лише тоді, коли модуль вихідної напруги ОП менший за напругу насичення.