Практичне заняття № 12
Вивчення методів вимірювання основних параметрів операційних підсилювачів
Характеристики операційного підсилювача.
Цілі:
1. Вимірювання вхідних струмів операційного підсилювача (ЗУ).
2. Оцінка величин середнього вхідного струму та різниці вхідних струмів ОУ.
3. Вимірювання напруги зсуву ОУ.
4. Вимірювання диференціального вхідного опору ОУ.
5. Обчислення вихідного опору ОУ.
6. Вимірювання швидкості наростання вихідної напруги ОП.
Прилади й елементи:
- Вольтметр;
- Амперметр;
- Осцилограф;
- Функціональний генератор;
- Джерело напруги;
- Резистори;
- Операційний підсилювач LM 471.
Паспортні дані ОУ LM741:
• середній вхідний струм ОУ 0,08 мкА;
• різниця вхідних струмів ОУ 0,02 мкА;
• напруга зсуву ОУ 1 мВ;
• вхідний опір ОУ 2 МОм;
• вихідний опір ОП 75 Ом;
• швидкість наростання вихідної напруги ОП 0,5 В / мкс.
Хід виконання робіт.
Експеримент 1. Вимірювання вхідних струмів.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.1. Включити схему. Виміряти вхідні струми ОУ. За результатами вимірювань обчислити середній вхідний струм I вх і різниця вхідних струмів ОУ. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.1
Експеримент 2. Вимірювання напруги зсуву.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.2. Включити схему. Записати показання вольтметра в розділ "Результати експериментів". За результатами вимірювання, обчислити напруга зміщення U см, використовуючи коефіцієнт підсилення схеми на ОП. Результати обчислень також занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.2
Експеримент 3. Вимірювання вхідного і вихідного опорів.
а). Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.3. Включити схему. Виміряти вхідний струм I вх і вихідна напруга U вих, записати свідчення в розділ "Результати експериментів". Переключити ключ клавішею [Space]. Виміряти вхідний струм після перемикання ключа. Розрахувати зміни вхідного напруги та струму. За отриманими результатами обчислити диференціальне вхідний опір ОУ. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
б). Зменшувати опір навантажувального резистора R2 до тих пір, поки вихідна напруга U вих не буде приблизно дорівнює половині значення отриманого в п. а). Записати значення опору R2, що у цьому випадку приблизно дорівнює вихідному опору U вих ОУ, в розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.3
Експеримент 4. Вимірювання часу наростання вихідної напруги ОП.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.4. Включити схему. Замалювати осцилограму вихідної напруги в розділ "Результати експериментів". За осцилограмі визначити величину вихідної напруги, час його встановлення і обчислити швидкість наростання вихідної напруги в В / мкс. Записати результат у розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.4
Результати експериментів.
Експеримент 1. Вимірювання вхідних струмів.
Струм неінвертірующего входу I 1 = 0,07 мкА.
Струм инвертирующего входу I 2 = 0,09 мкА.
Середній вхідний струм I вх = (I 1 + I 2) / 2 = 0,08 мкА.
Різниця вхідних струмів ОУ ΔI вх = I 2 - I 1 = 0,02 мкА
Експеримент 2. Вимірювання напруги зсуву.
Вихідна напруга підсилювача U вих = 1 В.
Коефіцієнт підсилення схеми K у = R2/R1 = 1000.
Напруга зсуву U см = ΔU вих / K у = 1 мВ.
Експеримент 3. Вимірювання вхідного і вихідного опорів.
а)
Вхідний струм до перемикання ключа (в мкА) I вх1 = 0,075 мкА.
Вхідний струм після перемикання ключа I вх2 = 0,066 мкА.
Зміна вхідного напруги ΔU вх = U вх1 - U вх2 = 20 мВ.
Зміна вхідного струму ΔI вх = I вх1 - I вх2 = 0,009 мкА.
Вхідний диференціальний опір R вх.діф = ΔU вх / ΔI вх = 2,2 МОм.
б)
Вихідна напруга U вих = 20,84 мВ.
Вихідний опір R вих = 69 Ом.
Експеримент 4. Вимірювання часу наростання вихідної напруги ОП.
Вихідна напруга U вих = 19,9 В.
Час встановлення вихідної напруги t вус = 36,8 мкс.
Швидкість наростання вихідної напруги V U вих = U вих / t вус = 0,54 В / мкс.
Ріс.12.5 Осцилограма до експерименту 12.4
Питання:
1. Чи відрізняється виміряне значення середнього вхідного струму Iвх від його номінального значення для ОП LM741, взятого з паспортних даних?
Ні. Не відрізняється.
2. Чи істотно відміну різниці вхідних струмів від номінального значення для ОП LM741?
Отримана різниця вхідних струмів дорівнює різниці, зазначеної в паспорті ОУ.
3. Чи збігаються виміряне значення напруги зміщення з номінальним значенням для ОП LM741?
Так. Збігається.
4. Порівняйте величину виміряного вхідного опору з паспортними даними на ОУ LM741.
Обмірюване вхідний опір незначно відрізняється від вказаного в паспорті.
5. Порівняйте величину виміряного вихідного опору з паспортними даними на ОУ LM741.
Отриманий результат дещо менше паспортних даних.
6. Порівняйте між собою величини вхідного і вихідного опорів ОУ. Яка схема заміщення ОП як елемента електричного кола?
Величина вхідного опору на кілька порядків перевищує величину вихідного опору. Це необхідно для збільшення коефіцієнта передачі потужності.
Еквівалентні схеми ідеального та реального ОУ наведені на малюнку 12.6.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
а)
SHAPE \ * MERGEFORMAT
б)
Рис.2 Еквівалентні схеми ОУ (а - ідеального, б - реального)
Практичне заняття № 13
Дослідження особливостей роботи операційного підсилювача в режимах неінвертірующего і инвертирующего підсилювачів
Неінвертірующего підсилювачі
Цілі:
1. Вимірювання коефіцієнта посилення неінвертірующего підсилювача на ОП
2. Визначення різниці фаз між вихідним і вхідним синусоїдальним напругою ОУ.
3. Дослідження впливу коефіцієнта посилення підсилювача на постійну складову вихідної напруги.
Прилади й елементи:
- Осцилограф;
- Функціональний генератор;
- Джерело напруги;
- Резистори;
- Операційний підсилювач LM 471.
Хід виконання робіт.
Експеримент 1. Робота неінвертірующего підсилювача в режимі посилення синусоїдальної напруги.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 13.1. Розрахувати коефіцієнт посилення напруги Ку підсилювача по заданим значенням параметрів компонентів схеми. Включити схему. Виміряти амплітуди вхідного Uвх і вихідного U вих синусоїдальних напруг. Також виміряти постійну складову вихідного напруги Uових і різниця фаз між вхідним і вихідним напругою. За результатами вимірювань обчислити коефіцієнт посилення по напрузі Ку підсилювача. Результати занести в розділ "Результати експериментів". Використовуючи значення напруги зміщення Uсм, обчислене в розділі 12.1, і розрахований теоретичне значення коефіцієнта підсилення, обчислити постійну складову вихідного напруги Uових. Результати розрахунку також занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 13.1
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
У схемі, наведеній на рис. 13.1, зменшити значення опору R1 з 100кОм до 10кОм, амплітуду синусоїдальної напруги генератора збільшити до 100 мВ. Встановити масштаб напруги на вході А осцилографа 100 mV / div, а на каналі У - 500 mV / div. Включити схему. Повторити всі операції експерименту 1 при нових параметрах компонентів. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
Результати експериментів
Експеримент 1. Робота неінвертірующего підсилювача в режимі посилення синусоїдальної напруги.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 201.
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 245 В.
Амплітуда вхідної напруги U вх = 4,9 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 1,2 В.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,201 В;
- Вимірювання U 0вих = 0,213 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 25 мкс.
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 201.
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 200.
Амплітуда вхідної напруги U вх = 99 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 19,8 В.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,201 В.
- Вимірювання U 0вих = 0,2 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 26 мкс.
Питання
1. З яких умов виводиться вираз для коефіцієнта підсилення схеми на рис. 13.1
2. Яка різниця фаз між вхідним і вихідним сигналами неінвертірующего підсилювача на ОП?
В експерименті 1 - 62,5 мкс, а в експерименті 2 - 26 мкс.
3. Істотно чи різниця у значеннях виміряної і обчисленої постійної складової вихідної напруги схеми на рис. 13.1?
Ні. Не суттєво.
4. Чим визначається постійна складова вихідного напруги схеми на pіc.13.1?
Постійна складова визначається резисторами R1 і R2.
5. За допомогою якого приладу Electronics Workbench можна експериментально виміряти коефіцієнт підсилення схеми на ОП?
За допомогою осцилографа.
Інвертують підсилювач
Цілі:
1. Вимірювання коефіцієнта посилення инвертирующего підсилювача на ОП.
2. Визначення різниці фаз між вихідним і вхідним синусоїдальним напругою ОУ
3. Дослідження впливу коефіцієнта підсилення схеми на постійну складову вихідної напруги.
Прилади й елементи:
- Осцилограф;
- Функціональний генератор;
- Резистори;
- Операційний підсилювач LM 471.
Хід виконання робіт.
Експеримент 1. Робота підсилювача в режимі посилення синусоїдальної напруги.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 13.2. Розрахувати коефіцієнт посилення напруги Ку підсилювача за значеннями параметрів компонентів схеми. Включити схему. Виміряти амплітуду вхідного Uвx і вихідного U вих синусоїдальної напруги, постійну складову вихідного напруги Uових і різниця фаз між вхідним і вихідним напругою. За результатами вимірювань обчислити коефіцієнт посилення по напрузі Ку підсилювача. Результати занесіть в розділ "Результати експериментів". Використовуючи значення вхідної напруги зсуву Uсм, отриманий в розділі 12.1 і знайдене значення коефіцієнта підсилення, обчислити постійну складову вихідного напруги Uових. Результати обчислень також занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 13.2
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
Встановити значення опору R1 рівним 10 кОм, амплітуду синусоїдальної напруги генератора - 100 мВ. Встановити масштаб напруги на вході А осцилографа 100 mV / del, а на каналі У - 500 mV / del. Включити схему. Для нових параметрів схеми повторити всі вимірювання та обчислення експерименту 1. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
Результати експериментів
Експеримент 1. Робота підсилювача в режимі посилення синусоїдального вхідного сигналу.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 100
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 120
Амплітуда вхідної напруги U вх = 4,97 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 597 мВ.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,1 В.
- Вимірювання U 0вих = 0,0995 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 515 мкс.
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 10
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 10
Амплітуда вхідної напруги U вх = 99,7 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 1 В.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,01 В.
- Вимірювання U 0вих = 0,01 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 500 мкс.
Питання:
1. Як розрахувати коефіцієнт підсилення схеми на рис. 13.2?
Знайти відношення опору зворотного зв'язку R f до опору R1 на інверсному вході ОП.
2. Як виміряти різницю фаз між вхідним і вихідним напругою в схемі на рис. 13.2?
Виключити постійну складову. Визначити точки перетину синусоїд з горизонтальною віссю, а потім знайти різницю цих точок.
3. Оцініть відмінності між вимірюваною і обчисленої постійної складової вихідної напруги.
Постійна складова отримана експериментальним шляхом практично не відрізняється від теоретичних розрахунків.
4. Скільки відсотків від амплітуди вихідної напруги, виміряного в експерименті 1, становить постійна складова в вихідній напрузі?
Постійна складова дорівнює 16,8% від вихідної напруги.
5. Які параметри схеми на рис. 13.2 впливають на її коефіцієнт посилення?
Величина опору резисторів R1 і R f.
6. Як впливає коефіцієнт підсилення схеми рис. 13.2 на постійну складову вихідної напруги?
Чим менше коефіцієнт підсилення, тим менше постійна складова.
Використана література
1. Курс лекцій з ТПіПІІ.
Вивчення методів вимірювання основних параметрів операційних підсилювачів
Характеристики операційного підсилювача.
Цілі:
1. Вимірювання вхідних струмів операційного підсилювача (ЗУ).
2. Оцінка величин середнього вхідного струму та різниці вхідних струмів ОУ.
3. Вимірювання напруги зсуву ОУ.
4. Вимірювання диференціального вхідного опору ОУ.
5. Обчислення вихідного опору ОУ.
6. Вимірювання швидкості наростання вихідної напруги ОП.
Прилади й елементи:
- Вольтметр;
- Амперметр;
- Осцилограф;
- Функціональний генератор;
- Джерело напруги;
- Резистори;
- Операційний підсилювач LM 471.
Паспортні дані ОУ LM741:
• середній вхідний струм ОУ 0,08 мкА;
• різниця вхідних струмів ОУ 0,02 мкА;
• напруга зсуву ОУ 1 мВ;
• вхідний опір ОУ 2 МОм;
• вихідний опір ОП 75 Ом;
• швидкість наростання вихідної напруги ОП 0,5 В / мкс.
Хід виконання робіт.
Експеримент 1. Вимірювання вхідних струмів.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.1. Включити схему. Виміряти вхідні струми ОУ. За результатами вимірювань обчислити середній вхідний струм I вх і різниця вхідних струмів ОУ. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.1
Експеримент 2. Вимірювання напруги зсуву.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.2. Включити схему. Записати показання вольтметра в розділ "Результати експериментів". За результатами вимірювання, обчислити напруга зміщення U см, використовуючи коефіцієнт підсилення схеми на ОП. Результати обчислень також занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.2
Експеримент 3. Вимірювання вхідного і вихідного опорів.
а). Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.3. Включити схему. Виміряти вхідний струм I вх і вихідна напруга U вих, записати свідчення в розділ "Результати експериментів". Переключити ключ клавішею [Space]. Виміряти вхідний струм після перемикання ключа. Розрахувати зміни вхідного напруги та струму. За отриманими результатами обчислити диференціальне вхідний опір ОУ. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
б). Зменшувати опір навантажувального резистора R2 до тих пір, поки вихідна напруга U вих не буде приблизно дорівнює половині значення отриманого в п. а). Записати значення опору R2, що у цьому випадку приблизно дорівнює вихідному опору U вих ОУ, в розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.3
Експеримент 4. Вимірювання часу наростання вихідної напруги ОП.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 12.4. Включити схему. Замалювати осцилограму вихідної напруги в розділ "Результати експериментів". За осцилограмі визначити величину вихідної напруги, час його встановлення і обчислити швидкість наростання вихідної напруги в В / мкс. Записати результат у розділ "Результати експериментів".
Рис. 12.4
Результати експериментів.
Експеримент 1. Вимірювання вхідних струмів.
Струм неінвертірующего входу I 1 = 0,07 мкА.
Струм инвертирующего входу I 2 = 0,09 мкА.
Середній вхідний струм I вх = (I 1 + I 2) / 2 = 0,08 мкА.
Різниця вхідних струмів ОУ ΔI вх = I 2 - I 1 = 0,02 мкА
Експеримент 2. Вимірювання напруги зсуву.
Вихідна напруга підсилювача U вих = 1 В.
Коефіцієнт підсилення схеми K у = R2/R1 = 1000.
Напруга зсуву U см = ΔU вих / K у = 1 мВ.
Експеримент 3. Вимірювання вхідного і вихідного опорів.
а)
Вхідний струм до перемикання ключа (в мкА) I вх1 = 0,075 мкА.
Вхідний струм після перемикання ключа I вх2 = 0,066 мкА.
Зміна вхідного напруги ΔU вх = U вх1 - U вх2 = 20 мВ.
Зміна вхідного струму ΔI вх = I вх1 - I вх2 = 0,009 мкА.
Вхідний диференціальний опір R вх.діф = ΔU вх / ΔI вх = 2,2 МОм.
б)
Вихідна напруга U вих = 20,84 мВ.
Вихідний опір R вих = 69 Ом.
Експеримент 4. Вимірювання часу наростання вихідної напруги ОП.
Вихідна напруга U вих = 19,9 В.
Час встановлення вихідної напруги t вус = 36,8 мкс.
Швидкість наростання вихідної напруги V U вих = U вих / t вус = 0,54 В / мкс.
Ріс.12.5 Осцилограма до експерименту 12.4
Питання:
1. Чи відрізняється виміряне значення середнього вхідного струму Iвх від його номінального значення для ОП LM741, взятого з паспортних даних?
Ні. Не відрізняється.
2. Чи істотно відміну різниці вхідних струмів від номінального значення для ОП LM741?
Отримана різниця вхідних струмів дорівнює різниці, зазначеної в паспорті ОУ.
3. Чи збігаються виміряне значення напруги зміщення з номінальним значенням для ОП LM741?
Так. Збігається.
4. Порівняйте величину виміряного вхідного опору з паспортними даними на ОУ LM741.
Обмірюване вхідний опір незначно відрізняється від вказаного в паспорті.
5. Порівняйте величину виміряного вихідного опору з паспортними даними на ОУ LM741.
Отриманий результат дещо менше паспортних даних.
6. Порівняйте між собою величини вхідного і вихідного опорів ОУ. Яка схема заміщення ОП як елемента електричного кола?
Величина вхідного опору на кілька порядків перевищує величину вихідного опору. Це необхідно для збільшення коефіцієнта передачі потужності.
Еквівалентні схеми ідеального та реального ОУ наведені на малюнку 12.6.
SHAPE \ * MERGEFORMAT
i вх 2 = 0 |
До ® ¥ |
U вих |
i вх1 = 0 |
U вх1 |
U вх2 |
а)
SHAPE \ * MERGEFORMAT
i вх1 = 0 |
i вх 2 = 0 |
U вх 2 U вх 1 |
U вих |
е см |
r вх |
r вих |
б)
Рис.2 Еквівалентні схеми ОУ (а - ідеального, б - реального)
Практичне заняття № 13
Дослідження особливостей роботи операційного підсилювача в режимах неінвертірующего і инвертирующего підсилювачів
Неінвертірующего підсилювачі
Цілі:
1. Вимірювання коефіцієнта посилення неінвертірующего підсилювача на ОП
2. Визначення різниці фаз між вихідним і вхідним синусоїдальним напругою ОУ.
3. Дослідження впливу коефіцієнта посилення підсилювача на постійну складову вихідної напруги.
Прилади й елементи:
- Осцилограф;
- Функціональний генератор;
- Джерело напруги;
- Резистори;
- Операційний підсилювач LM 471.
Хід виконання робіт.
Експеримент 1. Робота неінвертірующего підсилювача в режимі посилення синусоїдальної напруги.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 13.1. Розрахувати коефіцієнт посилення напруги Ку підсилювача по заданим значенням параметрів компонентів схеми. Включити схему. Виміряти амплітуди вхідного Uвх і вихідного U вих синусоїдальних напруг. Також виміряти постійну складову вихідного напруги Uових і різниця фаз між вхідним і вихідним напругою. За результатами вимірювань обчислити коефіцієнт посилення по напрузі Ку підсилювача. Результати занести в розділ "Результати експериментів". Використовуючи значення напруги зміщення Uсм, обчислене в розділі 12.1, і розрахований теоретичне значення коефіцієнта підсилення, обчислити постійну складову вихідного напруги Uових. Результати розрахунку також занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 13.1
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
У схемі, наведеній на рис. 13.1, зменшити значення опору R1 з 100кОм до 10кОм, амплітуду синусоїдальної напруги генератора збільшити до 100 мВ. Встановити масштаб напруги на вході А осцилографа 100 mV / div, а на каналі У - 500 mV / div. Включити схему. Повторити всі операції експерименту 1 при нових параметрах компонентів. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
Результати експериментів
Експеримент 1. Робота неінвертірующего підсилювача в режимі посилення синусоїдальної напруги.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 201.
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 245 В.
Амплітуда вхідної напруги U вх = 4,9 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 1,2 В.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,201 В;
- Вимірювання U 0вих = 0,213 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 25 мкс.
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 201.
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 200.
Амплітуда вхідної напруги U вх = 99 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 19,8 В.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,201 В.
- Вимірювання U 0вих = 0,2 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 26 мкс.
Питання
1. З яких умов виводиться вираз для коефіцієнта підсилення схеми на рис. 13.1
2. Яка різниця фаз між вхідним і вихідним сигналами неінвертірующего підсилювача на ОП?
В експерименті 1 - 62,5 мкс, а в експерименті 2 - 26 мкс.
3. Істотно чи різниця у значеннях виміряної і обчисленої постійної складової вихідної напруги схеми на рис. 13.1?
Ні. Не суттєво.
4. Чим визначається постійна складова вихідного напруги схеми на pіc.13.1?
Постійна складова визначається резисторами R1 і R2.
5. За допомогою якого приладу Electronics Workbench можна експериментально виміряти коефіцієнт підсилення схеми на ОП?
За допомогою осцилографа.
Інвертують підсилювач
Цілі:
1. Вимірювання коефіцієнта посилення инвертирующего підсилювача на ОП.
2. Визначення різниці фаз між вихідним і вхідним синусоїдальним напругою ОУ
3. Дослідження впливу коефіцієнта підсилення схеми на постійну складову вихідної напруги.
Прилади й елементи:
- Осцилограф;
- Функціональний генератор;
- Резистори;
- Операційний підсилювач LM 471.
Хід виконання робіт.
Експеримент 1. Робота підсилювача в режимі посилення синусоїдальної напруги.
Створити файл зі схемою, зображеної на рис. 13.2. Розрахувати коефіцієнт посилення напруги Ку підсилювача за значеннями параметрів компонентів схеми. Включити схему. Виміряти амплітуду вхідного Uвx і вихідного U вих синусоїдальної напруги, постійну складову вихідного напруги Uових і різниця фаз між вхідним і вихідним напругою. За результатами вимірювань обчислити коефіцієнт посилення по напрузі Ку підсилювача. Результати занесіть в розділ "Результати експериментів". Використовуючи значення вхідної напруги зсуву Uсм, отриманий в розділі 12.1 і знайдене значення коефіцієнта підсилення, обчислити постійну складову вихідного напруги Uових. Результати обчислень також занести в розділ "Результати експериментів".
Рис. 13.2
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
Встановити значення опору R1 рівним 10 кОм, амплітуду синусоїдальної напруги генератора - 100 мВ. Встановити масштаб напруги на вході А осцилографа 100 mV / del, а на каналі У - 500 mV / del. Включити схему. Для нових параметрів схеми повторити всі вимірювання та обчислення експерименту 1. Результати занести в розділ "Результати експериментів".
Результати експериментів
Експеримент 1. Робота підсилювача в режимі посилення синусоїдального вхідного сигналу.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 100
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 120
Амплітуда вхідної напруги U вх = 4,97 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 597 мВ.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,1 В.
- Вимірювання U 0вих = 0,0995 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 515 мкс.
Експеримент 2. Дослідження впливу параметрів схеми на режим її роботи.
Коефіцієнт посилення
- Теоретичний розрахунок: K у = 10
- Розрахунок за результатами виміру: K у = 10
Амплітуда вхідної напруги U вх = 99,7 мВ.
Амплітуда вихідного напруги U вих = 1 В.
Постійна складова вихідного напруги:
- Розрахунок U 0вих = 0,01 В.
- Вимірювання U 0вих = 0,01 В.
Різниця фаз між вхідним і вихідним напругою: 500 мкс.
Питання:
1. Як розрахувати коефіцієнт підсилення схеми на рис. 13.2?
Знайти відношення опору зворотного зв'язку R f до опору R1 на інверсному вході ОП.
2. Як виміряти різницю фаз між вхідним і вихідним напругою в схемі на рис. 13.2?
Виключити постійну складову. Визначити точки перетину синусоїд з горизонтальною віссю, а потім знайти різницю цих точок.
3. Оцініть відмінності між вимірюваною і обчисленої постійної складової вихідної напруги.
Постійна складова отримана експериментальним шляхом практично не відрізняється від теоретичних розрахунків.
4. Скільки відсотків від амплітуди вихідної напруги, виміряного в експерименті 1, становить постійна складова в вихідній напрузі?
Постійна складова дорівнює 16,8% від вихідної напруги.
5. Які параметри схеми на рис. 13.2 впливають на її коефіцієнт посилення?
Величина опору резисторів R1 і R f.
6. Як впливає коефіцієнт підсилення схеми рис. 13.2 на постійну складову вихідної напруги?
Чим менше коефіцієнт підсилення, тим менше постійна складова.
Використана література
1. Курс лекцій з ТПіПІІ.