Порядок выполнения работы

1. Выбрать резисторы R1 и R2 в диапазоне (1 ... 100) кОм (R₂/R₁  3).

2. Рассчитать коэффициенты усиления k_и и k_н.

3. Определить разброс рассчитанных k_и и k_н с учетом допусков на выбранные резисторы:

,

где _R = R/R – относительная погрешность;

R – абсолютная погрешность;

R –номинальное значение выбранного сопротивления резистора.

Например, для R = 30 кОм 5%, R = 1,5 кОм). Тогда

; ;

;

4. Рассчитать и построить зависимости U_вых = f(U_вх) при k_min и k_max отдельно для инвертирующего и неинвертирующего усилителей. Графики предъявить преподавателю. (Графики не должны быть мелкими, поскольку на них будут наносится результаты эксперимента).

5.Собрать схему инвертирующего усилителя (рис. 7). На инвертирующий вход подключить датчик сигнала ДС, расположенный на универсальном стенде, установив переключатель диапазонов в положение "Постоянное".

6. Включить питание стенда. Изменяя с помощью датчика сигнала входное напряжение, измерить и занести в таблицу значения входных и выходных напряжений (10...15 измерений в диапазоне линейного изменения U_вых). Отключить питание стенда. По результатам измерений построить график U_вых = f(U_вх) в одних осях с расчетными характеристиками. Сравнить полученные результаты.

7. Собрать схему неинвертирующего усилителя (рис. 8). Датчик сигнала подключить к неинвертирующему входу. Повторить измерения по п. 6. Отключить питание стенда.

Рис. 7. Рис. 8.

Содержание отчета

1. Схемы исследуемых усилителей.

2. Результаты расчетов коэффициентов усиления.

3. Графики и таблицы по результатам расчетов и измерений.

Работа № 2. Исследование частотных свойств инвертирующего и неинвертирующего оу

Цель работы: измерение логарифмических амплитудно-частотной (ЛАХ) и фазо-частотной (ФЧХ) характеристик инвертирующего и неинвертирующего ОУ.

Частотные свойства ОУ в линейном режиме представляются его амплитудно-частотной характеристикой k = f(). Принято измерять k в децибелах, т. е. 20lg(k), при этом частота откладывается по горизонтальной оси в логарифмическом масштабе.

В ОУ, начиная с некоторой частоты, наблюдается снижение коэффициента усиления. Это происходит из-за того, что усилительный каскад является емкостной нагрузкой для источника сигнала, имеющего конечный импеданс. Уменьшение реактивного сопротивления такого конденсатора при увеличении частоты вызывает появление спада характеристики с наклоном 20 дБ/дек (рис. 9).Кроме этого выходной сигнал сдвигается по фазе относительно входного (рис 10).

Рис. 9

Порядок выполнения работы

1. Выбрать резисторы R₁ и R₂ в диапазоне (1...100) кОм таким образом, чтобы отношение R₂/R₁ < 5.

2. Собрать схему инвертирующего усилителя (рис. 11). Подключить к инвертирующему входу ОУ генератор синусоидального напряжения (ЗГ).

3. Подключить один канал осциллографа ко входу ОУ, а другой - к выходу. Установить на выходе генератора (ЗГ) частоту 20 Гц.

4. Включить питание стенда. Регулируя уровень выходного сигнала генератора, установить по осциллографу максимальную амплитуду выходного сигнала ОУ без искажений. Измерить с помощью осциллографа амплитуды входного и выходного напряжений (А_вх, А_вых) и временной сдвиг (t) между входным и выходным напряжениями. Результаты занести в таблицу 1. Поддерживая неизменной амплитуду входного сигнала, изменять частоту входного сигнала (f_с) от 20 Гц до 200 кГц, измеряя при этом с помощью осциллографа А_вых и t (4–5 измерений за декаду). Отметить частоты, на которых происходит снижение амплитуды выходного сигнала. Результаты занести в таблицу 1. Отключить питание стенда.

Рис. 11 Рис. 12

5. По результатам измерений рассчитать  = 2f_с, k = A_вых/A_вх, 20lg(k), . Для инвертирующего усилителя:

,

где Т – период входного сигнала.

Результаты расчетов занести в таблицу 1. По результатам расчетов построить графики 20 lg(k) = f() и  = f() ( откладывать в логарифмическом масштабе по декадам).

Таблица 1.

Измерения				Расчет
fс, Гц	Авх, В	Авых, В	t, с	, рад/c	k	20 lg(k)	, град

6. Собрать схему неинвертирующего усилителя (рис. 12). Генератор синусоидального напряжения подключить к неинвертирующему входу. Повторить измерения по п. 5. Отключить питание стенда. Провести расчеты по п. 5. Для неинвертирующего усилителя

.