Контрольные вопросы

1. В чём заключаются преимущества двухтактного усилительного каскада?

2. Как действует обратная связь в цепи эмиттера?

3. В каком классе усиления работают транзисторы в схеме на рис. 3.4.2? а на рис. 3.4.1?

4. Что такое комплементарные транзисторы?

5. Какие есть ещё двухтактные схемы?

5. Исследование основных схем включения операционного усилителя Общие сведения

Операционный усилитель (ОУ) представляет собой усилитель постоянного тока с высокоомным дифференциальным входом, высоким коэффициентом усиления и малым значением напряжения смещения нуля. Два часто употребляемых условных обозначения ОУ приведены на рис. 3.5.1.

Рис. 3.5.1

При подаче сигнала на инвертирующий вход приращение выходного сигнала противоположно по знаку (фазе) с приращениями входного сигнала (инвертирующее включение ОУ). Если же сигнал подан на неинвертирующий вход, то приращение выходного сигнала совпадает по знаку (фазе) с входным сигналом (неинвертирующее включение). При подаче сигналов на оба входа (дифференциальное включение) приращение сигнала на выходе пропорционально разности входных сигналов. Эти три схемы представлены на рис. 3.5.2.

Рис. 3.5.2

Преобразование сигналов в цепях с операционными усилителями почти исключительно определяется свойствами цепей внешних обратных связей.

Так в схемах а, б и в, коэффициенты усиления входного напряжения выражаются через внешние сопротивления следующим образом:

На операционных усилителях возможно построение множества различных устройств, преобразующих величину и форму сигналов или генерирующих сигналы различной формы.

Экспериментальная часть Задание

Для инвертирующего, неинвертирующего и дифференциального усилителей построить кривые зависимости выходного напряжения от входного напряжения при различных сопротивлениях отрицательной обратной связи. Изучить ослабление синфазного сигнала в дифференциальном усилителе.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь инвертирующего усилителя, как показано на принципиальной схеме (рис. 3.5.3) и монтажной схеме (рис. 3.5.4). С помощью мультиметра измерьте величины выходного напряжения U_ВЫХ при различных сопротивлениях отрицательной обратной связи R_ОС и входных напряженияхU_ВХ согласно табл. 3.5.1. Занесите эти значения в верхние строки табл.3.5.1, а нижние оставьте для неинвертирующего усилителя.

• На графике (рис. 3.5.7) постройте кривые зависимостей U_ВЫХ(U_ВХ) при различных сопротивлениях отрицательной обратной связиR_ОС.

Таблица 3.5.1

UВХ, В	-10	-8	-6	-4	-2	0	2	4	6	8	10
UВЫХ , В приRОС= 10 кОм
UВЫХ, В приRОС= 22 кОм
UВЫХ , В приRОС= 47 кОм

• Соберите цепь неинвертирующего усилителя (рис. 3.5.5 и 3.5.6), и снова измерьте выходное напряжение U_ВЫХпри тех же значениях сопротивления отрицательной обратной связиR_ОС и входного напряженияU_ВХсогласно таблице 3.5.1. Постройте графики на том же рис.3.5.7.

• Соберите цепь дифференциального усилителя (рис. 3.5.8 и 3.5.9). Подайте сначала на оба входа одно и тоже напряжение, например, от регулируемого источника постоянного напряжения -13…+13 В. Потенциометр при этом не используется.

• Регулируя синфазное входное напряжение согласно табл. 3.5.2, измерьте значения и постройте график выходного напряжения в функции от входного (рис.3.5.10).

• Замените в схеме два сопротивления 100 кОм сопротивлениями 10 кОм и подайте на один вход напряжение с потенциометра, а на другой – от регулируемого источника, как показано на рис. 3.5.8 и 3.5.9.

• Измерьте значения выходного напряжения U_ВЫХпри различных входных напряженияхU_ВХ1 иU_ВХ2, указанных в табл. 3.5.3. На рис. 3.5.11 постройте графикиU_ВЫХ(U_ВХ1) при разных значенияхU_ВХ2.

Рис. 3.5.3

Рис. 3.5.4

Рис. 3.5.5

Рис. 3.5.6

Рис. 3.5.7

Таблица 3.5.2

UВХ1=UВХ2, В	-13	-10	-7	-4	-2	0	2	4	7	10	13
UВЫХ, В

Таблица 3.5.3

UВХ1, В	-6	-4	-2	0	+2	+4	+6
UВЫХ, В приUВХ2= -4 В
UВЫХ, В приUВХ2= 0 В
UВЫХ, В приUВХ2= 4 В

Рис. 3.5.8

Рис.3.5.9

Рис. 3.5.10.

Рис.3.5.11