4.3. Задание на проведение исследований
Рассчитайте необходимые значения сопротивлений резисторов R1 и R2 для инвертирующего усилителя (рис. 4.1, а) с коэффициентом усиления ku = – 2…– 10 (точное значение ku задается преподавателем). Входное сопротивление усилителя Rвх = R1 предлагается выбрать произвольно в интервале 3,6…10 кОм.
Соберите схему, содержащую потенциометр R3 (10 кОм) для регулирования входного напряжения, повторитель и инвертирующий усилитель с расчитанными R1 и R2 (рис. 4.4).
Расположение выводов и другие справочные данные к микросхеме применяемого ОУ представлены в приложении.
Подавая на вход повторителя с помощью потенциометра R3 напряжение UR в пределах от 0 до ± 5 В снимите зависимость Uвх и Uвых от UR. Убедитесь в том, что выходное напряжение повторителя, являющееся одновременно входным напряжением Uвх для инвертирующего усилителя, совпадает с напряжением UR, снимаемым с потенциометра. Удостоверьтесь также в том, что в линейном режиме усиления разность потенциалов между входами ОУ близка к нулю. Постройте зависимость Uвых от Uвх и по ней определите экспериментальное значение ku усилителя, а также положительное и отрицательное напряжения насыщения Uнас.
С помощью потенциометра R3 задайте на входе инвертирующего усилителя неизменное напряжение, при котором Uвых приобрело бы некоторое промежуточное значение между нулем и Uнас. Нагружая выход ОУ различными резисторами от 2 кОм и выше, снимите зависимость выходного напряжения усилителя от тока нагрузки и рассчитайте выходное сопротивление ОУ.
Отключите повторитель от входа инвертирующего усилителя и преобразуйте схему из рис. 4.4 в 4.3. Увеличьте R2 для получения ku = 500…1000 и измерьте Uвых. По полученному Uвых и известному ku рассчитайте приведенное к входу усилителя напряжение смещения ОУ и сравните полученное значение со справочными данными по исследуемому усилителю.
Используя рассчитанные в п. 1 резисторы R1 и R2, соберите схему неинвертирующего усилителя (рис. 4.1, б). Подайте на вход усилителя непосредственно с потенциометра R3 напряжение Uвх в пределах от 0 до ±5 В и снимите зависимость Uвых от Uвх. Постройте полученную зависимость и по ней найдите ku усилителя и Uнас. Сравните экспериментальное значение ku с расчетом по (4.3).
4.4. Содержание отчета
Отчет должен содержать исследуемые схемы, расчет значений всех резистивных элементов схем, графики всех полученных зависимостей (Uвых = f(Uвх) для инвертирующего и неинвертирующего усилителей, Uвых = f(Iн)), сравнение экспериментальных значений ku обоих усилителей с расчетными, результаты расчета Uсм и выходного сопротивления ОУ, выводы.
4.5. Вопросы для самопроверки
Почему сопротивление резистора цепи ООС усилителей имеет ограничение сверху и снизу?
Какова природа появления напряжения смещения ОУ?
Почему для питания ОУ используют два источника питания?
Чем ограничено максимальное выходное напряжение ОУ?
В чем состоит преимущество ОУ с “rail to rail” выходом над обычным ОУ?
Лабораторная работа №5
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ C ПОЛОСОВЫМИ RC-ФИЛЬТРАМИ
Цели работы – ознакомиться с практическим применением RC-фильтров в устройствах генерации гармонических сигналов, освоить расчет и настройку RC-генераторов синусоидального напряжения на операционном усилителе.