Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1labafoe

.docx
Скачиваний:
23
Добавлен:
28.05.2016
Размер:
331.1 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт - Энергетический

Направление - Электроэнергетика и электротехника

Кафедра - Кафедра электропривода и электрооборудования

Исследование усилителей постоянного тока, выполненных на операционных усилителях

Отчет по лабораторной работе № 1

по курсу «Электроника 2.1»

Выполнили: студент гр.5А45 _________ _______ Мельник С.О.

Подпись Дата Фамилия И.О.

студент гр.5А45 _________ _______ Анохин И.М.

Подпись Дата Фамилия И.О.

студент гр.5А45 _________ _______ Колесников С.И.

Подпись Дата Фамилия И.О.

Проверил преподаватель _____ ______ Болгов И.С.

Подпись Дата Фамилия И.О.

Томск 2016

Цель работы: изучение принципа действия и экспериментальное исследование работы усилителей постоянного тока, выполненных на операционных усилителях.

Операционный усилитель - усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

Рис.1. Обозначение ОУ на схемах

На рис.1 показано схематичное изображение операционного усилителя. Выводы имеют следующее значение:

  • V+: неинвертирующий вход

  • V: инвертирующий вход

  • Vout: выход

  • VS+: плюс источника питания (также может обозначаться как , или )

  • VS−: минус источника питания (также может обозначаться как , или )

В общем случае ОУ использует двуполярное питание, то есть источник питания имеет три вывода с потенциалами:

  • U+ (к нему подключается VS+)

  • 0

  • U- (к нему подключается VS-)

Вывод источника питания с нулевым потенциалом непосредственно к ОУ обычно не подключается, но, как правило, является сигнальной землёй и используется для создания обратной связи. Часто вместо двуполярного используется более простое однополярное, а общая точка создаётся искусственно или совмещается с отрицательной шиной питания.

ОУ способны работать в широком диапазоне напряжений источников питания, типичное значение для ОУ общего применения от ±1,5 В до ±15 В при двуполярном питании (то есть U+ = 1,5…15 В, U- = −15…-1,5 В, допускается значительный перекос).

Рис.2. Неинвертирующий усилитель

Рис.3. Инвертирующий усилитель

Рис.4. Передаточная характеристика усилителей

Ход работы

  • Схема с инвертирующим усилителем

Рис. 5. Схема инвертирующего усилителя

Исходные данные Таблица 1

Вариант

4

KU

4.7

Примем R1=10 кОм

Сопротивление обратной связи рассчитываем по формуле:

Результаты эксперимента сведены в табл. 2

Таблица 2

Uвх

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Uвых

13,07

13,08

13,08

13,09

10,53

0,96

-8,7

-13,4

-13,41

-13,41

-13,4

По полученным экспериментальным данным строим передаточную характеристику исследуемого инвертирующего усилителя. Передаточная характеристика приведена на рис. 6

Рис. 6. График передаточной характеристики инвертирующего усилителя

  • Схема с неинвертирующим усилителем

Рис. 7. Схема неинвертирующего усилителя

Исходные данные Таблица 3

Вариант

4

KU

4.3

Примем R1=10 кОм

Сопротивление R2 выражаем из формулы:

– коэффициент усиления

Рассчитываем сопротивление R2 по формуле:

Результаты эксперимента сведены в табл. 4

Таблица 4

Uвх

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Uвых

-13,42

-13,43

-13,41

-13,41

-8

0,6

9,51

13,09

13,09

13,09

13,09

По полученным экспериментальным данным строим передаточную характеристику исследуемого неинвертирующего усилителя. Передаточная характеристика приведена на рис. 8

Рис. 8. График передаточной характеристики неинвертирующего усилителя

Выполнение работы в программной среде Electronics Workbench

  • Схема с инвертирующим усилителем

Рис. 9. Модель неинвертирующего усилителя

Рис. 10. Осциллограммы светолучевого осциллографа

Из осциллограмм (рис. 10) следует, что при входном напряжении инвертирующего усилителя Uвх= 0,9872 В, выходное напряжение Uвых = 4,6399 В.

Тогда коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя можно определить по уравнению:

Следовательно, параметры инвертирующего усилителя с заданным коэффициентом усиления KU = 4,7 найдены верно.

  • Схема с неинвертирующим усилителем

Рис. 11. Модель неинвертирующего усилителя

Рис.12. Осциллограммы светолучевого осциллографа

Из осциллограмм (рис.12) следует, что при входном напряжении инвертирующего усилителя Uвх= 0,9804 В, выходное напряжение Uвых = 4,2161 В.

Тогда коэффициент усиления по напряжению неинвертирующего усилителя можно определить по уравнению:

Следовательно, параметры неинвертирующего усилителя с заданным коэффициентом усиления KU = 4,3 найдены верно.

Вывод: в ходе лабораторной работы были исследованы принципы действия усилителей постоянного тока, выполненных на операционных усилителях. Экспериментально найденные данные совпадают с расчетами, выполненными в программной среде EWB. Передаточная характеристика не проходить через “0” из-за неисправности усилителя.

Соседние файлы в предмете Физические основы электротехники