Неинвертирующий усилитель

Собрать схему неинвертирующего усилителя напряжения с применением отрицательной обратной связи согласно рис. 6.

Рис. 6. Схема неинвертирующего усилителя на ОУ

Рассчитать по формуле (1) элементы схемы, обеспечивающие заданный в табл. 1 коэффициент усиления. При выборе номиналов сопротивлений R₁ и R₂ придерживаться ограничений: 2 кОм < R < 200 кОм. Сопротивление R₃ служит для компенсации погрешности от входных токов ОУ и должно быть эквивалентным параллельному включению R₁ и R₂.

Подать на вход усилителя сигнал переменного тока, напряжение которого не перегружает усилитель. Частоту установить равной 1000 Гц. С помощью вольтметра, работающего в режиме переменного тока (АС), определить реальное значение коэффициента усиления K_u.oc.

Построить на экране плоттера Боде логарифмическую АЧХ усилителя. Определить значение коэффициента усиления K_u.oc на плоском участке АЧХ. Измерить верхнюю частоту усилителя f_в.ос.

3.Инвертирующий усилитель

Собрать схему инвертирующего усилителя согласно рис. 7.

Рис. 7. Схема инвертирующего усилителя на ОУ

Рассчитать по формуле (2) элементы схемы, обеспечивающие заданный в табл. 1 коэффициент усиления при соблюдении ограничений п. 3.2. Вольтметр V1 работает в режиме постоянного тока (DC) и предназначен для измерения постоянной составляющей выходного напряжения, а вольтметр V2 – в режиме переменного тока (AC).

В отсутствие входного сигнала измерить с помощью вольтметра V1 постоянное напряжение на выходе ОУ, которое представляет собой погрешность усилителя.

Подать на вход усилителя сигнал переменного тока, напряжение которого не перегружает усилитель. Используя показания вольтметра V2, определить реальное значение коэффициента усиления K_u.oc.

Построить на экране осциллографа диаграммы входного и выходного напряжений, подобрав подходящие масштабы по осям координат. На рис. 8 показаны осциллограммы сигналов в режиме открытого входа (DC) осциллографа по обоим каналам. Для получения качественного изображения диаграмм в меню Analysis / Analysis Options... / Instruments отключить “Generate time steps automatically” и установить в графе “Minimum number of time points” количество точек 1 000.

Рис. 8. Осциллограммы напряжений на входе и выходе усилителя

Обратить внимание на смещение выходного напряжения относительно нулевого уровня, что свидетельствует о наличии погрешности в виде постоянной составляющей.

4. Контрольные вопросы

1. Назовите ориентировочно пределы значений основных параметров интегральных ОУ.

2. Зачем во входном каскаде ОУ используют дифференциальный усилитель?

3. Для какой цели используется питание ОУ от двух разнополярных источников?

4. Чем определяются максимальные амплитуды выходного напряжения ?

5. Чем ограничены допустимые диапазоны изменения входного дифференциального сигнала?

6. Какой вид имеет логарифмическая АЧХ стандартного ОУ?

7. Как входное напряжение смещения влияет на вид передаточной характеристики ОУ?

8. Как влияют значения входных токов I_вх.1 и I_вх.2 на выходное напряжение ОУ?

9. Что такое частота единичного усиления? Как, зная частоту единичного усиления и коэффициент усиления на низких частотах, определить полосу пропускания ОУ без цепи О.О.С?

10. Дайте определение “идеального” ОУ. Какие упрощения используются при расчете схем на “идеальном” ОУ?

11. Какие виды О.О.С. применяются в инвертирующем и неинвертирующем усилителе на основе ОУ?

12. Как необходимо рассчитывать элементы входных цепей ОУ с точки зрения компенсации погрешностей, обусловленных действием входных токов ОУ (I_вх и ∆I_вх)?

13. Как рассчитать погрешность выходного напряжения, обусловленную влиянием U_см?

14. Как изменяется полоса пропускания усилителя на ОУ при использовании О.О.С.?

15. Как построить на ОУ суммирующий усилитель?

16. Как построить на ОУ дифференциальный усилитель?

Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

1) титульный лист;

2) наименование работы и цель исследований;

3) схемы для исследования ОУ и усилителей на основе ОУ;

4) справочные данные ОУ, логарифмическую АЧХ и результаты измерений параметров ОУ: K_u, f_в, f₁;

5) результаты расчета элементов неинвертирующего усилителя и измерения его параметров, а также логарифмическую АЧХ;

6) результаты расчета элементов инвертирующего усилителя и измерения его параметров, а также осциллограммы напряжений.

Литература

1. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2002. – 768 с.

2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие. – 2-е изд. – М.: Высш. шк., 1991. – 622 с.

3. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебн. пособие. – Ростов н/Д: изд-во “Феникс”, 1998. – 448 с.

4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов / Под ред. В.А. Лабунцова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.