Напряжение смещения можно вычислить, зная выходное напряжение при отсутствии напряжения на входе и коэффициент усиления:

Входное сопротивление . Различают две составляющие входного сопротивления: дифференциальное входное сопротивление и входное сопротивление по синфазному сигналу (сопротивление утечки между каждым входом и «землей»). Входное дифференциальное сопротивление для биполярных ОУ находится в пределах 10 кОм…10Мом. Входное сопротивление по синфазному сигналу определяется как отношение приращения входного синфазного напряжения к вызванному приращению среднего входного тока :

Дифференциальное входное сопротивление наблюдается между входами ОУ и может быть определено по формуле:

где – изменение напряжения между входами ОУ, – изменение выходного тока.

Выходное сопротивление в интегральных ОУ составляет 20…2000Ом. Выходное сопротивление уменьшает амплитуду выходного сигнала, особенно при работе усилителя, на сравнимое с ним сопротивление нагрузки. Схема для измерения дифференциального входного сопротивления ОУ и выходного сопротивления на рис.7.5.

Р ис.7.5

Скорость нарастания выходного напряжения равна отношению изменения выходного напряжения ОУ ко времени его нарастания при подаче на вход скачка напряжения. Время нарастания определяется интервалом времени, в течение которого выходное напряжение ОУ изменяется от 10% до 90% от своих установившихся значений.

Схема для измерения скорости нарастания выходного сопротивления ОУ и выходного сопротивления на рис.7.6. Измерения проводятся при подаче импульса в виде ступени на вход ОУ, охваченного отрицательной обратной связью (ООС) с общим коэффициентом усиления от 1 до 10.

Рис. 7.6

Коэффициента усиления схемы неинвертирующего усилителя на ОУ (рис.7.7) вычисляется по формуле:

Рис 7.7

Коэффициента усиления схемы инвертирующего усилителя на ОУ (рис.7.8) вычисляется по формуле:

Знак минус обозначает, что выходное напряжение инвертирующего усилителя находится в противофазе с выходным напряжением.

Рис 7.8

Постоянная составляющая выходного напряжения определяется произведением напряжения смещения на коэффициент усиления схемы.

Порядок проведения работы

1. Измерение входных токов

1. Откройте файл lab 7/7_1 со схемой, изображенной на рис.7.2.

2. Включите схему.

3. Измерьте входные токи ОУ

4. По результатам измерений вычислите средний ток и разность входных токов.

5. Результаты запишите

2. Измерение напряжения смещения. (рис.7.3)

1. Откройте файл lab 7/7_2

2. Включите схему.

3. Запишите показания вольтметра.

4. Вычислите коэффициент усиления.

5. Вычислите напряжение смещения, используя коэффициент усиления.

3. Измерение входного и выходного сопротивлений (рис.7.5)

1. Откройте файл lab 7/7_3

2. Включите схему.

3. Измерьте входной ток и входное напряжение, запишите.

4. Переключите ключ клавишей R.

5. Повторите измерения.

6. Рассчитайте изменения входного напряжения и тока. Вычислите дифференциальное входное сопротивление ОУ.

7. Уменьшайте выходное сопротивление нагрузочного резистора RL до тех пор, пока выходное значение напряжения не будет примерно равно половине значения полученного в предыдущем пункте.

8. Запишите значение сопротивления RL, которое, в этом случае, примерно равно выходному сопротивлению.

4. Измерение времени нарастания выходного напряжения ОУ (рис.7.6)

1. Откройте файл lab 7/7_4

2. На функциональном генераторе установите значения: прямоугольный сигнал, частота 5kHz, скважность 50, амплитуда 10V, постоянная составляющая сигнала 0.

3. Включите схему.

4. Зарисуйте осциллограмму и по ней определите величину выходного напряжения, время его установления и вычислите скорость нарастания выходного напряжения в В/мк.

На данной схеме входной сигнал – зеленый, выходной – красный, следовательно на осциллограмме также входной – зеленый, выходной – красный. На ярлычке осциллографа на схеме, зеленый сигнал обозначен буквой А, красный буквой В, переходим к расширенной модели осциллографа. На ней видим три окошка, в первом окошке показываются показания при перемещении красного флажка, во втором – синего, в третьем – разность показаний. То есть в данный момент в первом окошке видим минимальное значение входного и выходного сигнала -20В и -19В, во втором окошке максимальные значения – 20 и 19В, в третьем в верхней строке разность времени начала и конца переключения сигнала с минимума на максимум. Следовательно скорость переключения в данном случае будет равняться

V=19В/94.58мксек=0.2 В/мксек

5. Работа неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения. Параметры функционального генератора оставить из пункта 4.

1. Откройте файл lab 7/7_5

2. Рассчитайте коэффициент усиления

3. Включите схему

4. Измерьте и запишите амплитуды входного и выходного напряжений, разность фаз и постоянную составляющую выходного напряжения

5. По результатам измерений вычислите коэффициент усиления

6. Используя напряжение смещения из второго пункта, вычислите теоретическое значение коэффициента усиления, постоянную составляющую выходного напряжения

6. Исследование влияния параметров схемы на режим её работы