Методика проведения лабораторной работы
1. Ознакомиться с описанием лабораторного стенда.
2. Исследовать работу ОУ в режиме инвертирующего масштабного усилителя.
2.1. Отключить от ОУ двойной Т-образный мост, поставив переключатели В1 и В2 в положение «1», подключить к ОУ цепь ООС, поставив переключатель В4 в положение «150к» и соединить неинвертирующий вход ОУ с общим проводом, поставив переключатель В3 в положение «2».
Соединить выход «1» генератора Г3-109 через аттенюатор 40 дБ и нагрузку 50 Ом со входом исследуемого усилителя (гнёзда Гн 15, Гн 18 – общ.). К выходу исследуемого усилителя (гнёзда Гн 16, Гн 17, Гн 19 – общ., Гн 20 – общ.) подключить вольтметр переменного тока В3-41 и вход первого канала осциллографа С1-93.
После проверки схемы преподавателем включить питание лабораторного стенда и приборов соответствующими тумблерами «сеть».
2.2. Снять амплитудные характеристики масштабного усилителя Uвых = f(Uвх) в режиме холостого хода при двух значениях сопротивления R2 в цепи ООС ОУ: 75 кОм и 150 кОм.
Опыт проводить при частоте входного сигнала равной 1 кГц и изменении напряжения на входе усилителя от 10 до 100 мВ. Результаты записать в таблицу 1.
2.3. Снять амплитудно-частотную характеристику инвертирующего масштабного усилителя КU = f(f) при R2 = 150 кОм в диапазоне частот входного сигнала от 200 Гц до 15 кГц. Величину входного сигнала поддерживать равной 10 мВ. Убедиться, что Uвых ОУ, а, следовательно, и его коэффициент усиления КU не зависит от частоты входного сигнала. Записать вывод в таблицу 2 и выключить лабораторный стенд тумблером «сеть».
3. Исследовать двойной Т-образный мост.
Установить переключатель В2 в положение «2», подключить вход моста к выходу генератора, выход моста (гнёзда Гн 14, общ) – к вольтметру переменного тока. Установить Uвх = 100 мВ и, плавно изменяя частоту входного сигнала от 200 Гц, по минимуму Uвых определить резонансную частоту fрез1 исследуемого двойного Т-образного моста.
Последовательно устанавливая значения частот сигнала:
fрез1 - 800 Гц; fрез1 - 300 Гц; fрез1 - 100 Гц; fрез1; fрез1 + 100 Гц; fрез1 + 300 Гц; fрез1 + 800 Гц;
снять амплитудно-частотную характеристику исследуемого моста.
Результаты записать в таблицу 3.
2. Исследовать работу ОУ в режиме инвертирующего избирательного усилителя.
Установить переключатель В1 в положение «2», дополнительно включить в цепь ООС двойной Т-образный мост. Подключить к выходу ОУ вольтметр переменного тока, установить Uвх = 10 мВ и включить лабораторный стенд. Плавно изменяя частоту входного сигнала от 200 Гц, по максимуму Uвых ОУ определить резонансную частоту избирательного усилителя fрез2.
Последовательно устанавливая значения частот сигнала:
fрез2 - 800 Гц; fрез2 - 300 Гц; fрез2 - 100 Гц; fрез2; fрез2 + 100 Гц; fрез2 + 300 Гц; fрез2 + 800 Гц;
снять амплитудно-частотную характеристику избирательного усилителя.
Результаты записать в таблицу 4, аналогичную таблице 3.
5. Исследовать работу ОУ в режиме автогенератора гармонических колебаний (см. рис. 5).
5.1. Подключить к ОУ цепь положительной обратной связи (ПОС), установив переключатель В3 в положение «1». Потенциометр R4 установить в крайнее правое положение, соответствующее максимальному сопротивлению и, следовательно, минимальной глубине ПОС. Подключить к выходу автогенератора вход первого канала осциллографа, на вход второго канала подать сигнал с генератора Г3-109.
5.2. Плавно уменьшая величину сопротивления потенциометра R4, то есть увеличивая глубину ПОС, получить режим автогенерации, при котором на выходе автогенератора наблюдается напряжение синусоидальной формы.
Изменяя частоту выходного напряжения генератора Г3-109, с помощью осциллографа определить частоту выходного напряжения автогенератора. Зарисовать форму выходного напряжения автогенератора в указанном выше режиме при некотором увеличении глубины ПОС, в результате чего условия самовозбуждения будут выполняться не только на частоте fрез, что приведёт к искажению формы возникающих колебаний.
6. Выключить контрольно-измерительные приборы и лабораторный стенд, отключить приборы от стенда.
Порядок оформления отчёта.
1. Постройте амплитудные характеристики масштабного усилителя для всех значений R2 (таблица 1) в режиме холостого хода.
2. По построенным характеристикам определите KU и сравните с расчётными значениями KU = R2/R1. Определите Uвх max и Uвых max при работе усилителя в линейном режиме.
3. Постройте в единой системе координат амлитудно-частотые характеристики масштабного и избирательного усилителей. Определите полосу пропускания Δf избирательного усилителя.
4. Рассчитайте значение квазирезонансной частоты двойного Т-образного моста f0, сопоставьте её с экспериментально найденными значениями fрез избирательного усилителя и частотой fген синусоидального колебания автогенератора.
Литература
1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. –М., Высшая школа, 1982, стр. 150, 156...157, 166...169.
2. Основы промышленной электроники. /Под ред. В.Г.Герасимова. –М., Высшая школа, 1986.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные свойства ОУ, укажите различие между инвертирующим и неинвертирующим входами.
2. Укажите характер и назначение каждой из цепей обратной связи.
3. Почему колебания в рассматриваемом автогенераторе синусоидальны?