Задание

1. Используя компоненты Electronics Workbench соберите схему, представленную на рис.2 ,на идеальном биполярном транзисторе типа n-p-n.

2. Установите входной сигнал Е_С=0. Рассчитайте режим покоя каскада по формуле (1) и сравните с показаниями приборов.

3. Установите входной синусоидальный сигнал Е_С=1мВ частотой 1000Гц. Рассчитайте K_I, K_U, K_P по показаниям приборов и формулам (2). Сравните их.

4. Снимите амплитудную характеристику усилительного каскада U_вых=f(U_вх) при U_вх, изменяющемся от 0 до 100мВ на частоте 1000Гц.

5. Снимите амплитудно-частотную характеристику: зависимость K_U от частоты f входного синусоидального сигнала при f, изменяющейся от 0 до 100кГц и U_вх=1мВ.

Рис. 2

Лабораторная работа №4

Тема: Исследование операционных усилителей и схем на их основе.

Цель работы: изучить свойства операционных усилителей и исследовать схемы инвертирующего, неинвертирующего, суммирующего, дифференциального и интегрирующего усилителя.

Теоретические сведения Операционный усилитель

Операционный усилитель (ОУ) – это усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления, с дифференциальным входом (два входа) и одним общим выходом. Дифференциальный вход означает, что ОУ усиливает разность двух входных сигналов U_вх1 и U_вх2, подаваемый соответственно на неинвертирующий («+») и инвертирующий («-») входы. Условное обозначение ОУ показано на рис.1.

Для питания ОУ применяют, как правило, два источника напряжения (обычно +15 В и -15 В) с одним общим нулевым выводом. На схемах часто не показывают подключение источников питания к ОУ и вывод, предназначенный для заземления. ОУ широко применяются в интегральном исполнении. Одна микросхема содержит один или несколько независимых ОУ. Поскольку коэффициент усиления ОУ очень велик (десятки и сотни тысяч), то охватывая его обратной связью, можно получать разнообразные схемы, параметры которых зависят только от свойств цепей обратной связи. Некоторые из этих схем рассматриваются ниже. Для упрощения анализа их используется понятие «идеальный ОУ», имеющий следующие свойства:

1. коэффициент усиления по напряжению усилителя стремится к бесконечности;

2. входное сопротивление ОУ стремится к бесконечности, т.е. входы ОУ ток не потребляют;

3. выходное сопротивление ОУ стремится к нулю;

4. разность напряжений между входами ОУ стремится к нулю (следствие бесконечного значения коэффициента усилителя и конечного значения выходного напряжения, не превышающего напряжения питания).

Инвертирующий усилитель

Схема инвертирующего усилителя приведена на рис.2. Резистор R₀ образует параллельную отрицательную обратную связь по напряжению. Так, как входы идеального ОУ ток не потребляют (свойство 2), то в соответствии с первым законом Кирхгофа ток через входной резистор R₁ равен току через R_0. Откуда

(U_вх –U_а)/R₁ = (U_a -U_вых) /R₀ . Учитывая, что потенциал точки В равен потенциалу земли, т. е. нулю, а потенциал точки А равен потенциалу точки, В (свойство 4 идеального ОУ), то, следовательно, U_a =0. Тогда U_вх /R₁ = -U_вых /R₀ . Откуда U_вых= -(R₀/R₁)U­_вх. Таким образом, коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя равен K_U= -R₀/R_1.