Лабораторная работа Григорьев

ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛОГОВЫХ СХЕМ
НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ
1. Цель работы
Исследование характеристик и параметров типовых аналоговых схем
на операционных усилителях.
2.1.
2. Краткие теоретические сведения
Инвертирующий усилитель. Инвертирующий усилитель изменяет
знак выходного сигнала относительно входного и создается
введением по инвертирующему входу ОУ с помощью резистора RОС
параллельной отрицательной связи по напряжению.
ROC
,
R1
Rвх  R1 ,
RОС
KU  
R1

Uвх
Uвых
Rвых 
Rвых.OY (1 
ROC
KUOY
R1
)
,
где Rвых.OY - выходное сопротивление OY (50200 Ом),
K UOY - коэффициент усиления OY (50-100) тыс.
2.2.Неинвертирующий
усилитель.
Неинвертирующий
усилитель
содержит последовательную отрицательную обратную связь по
напряжению, поданную по инвертирующему входу. Входной сигнал
подается на неинвертирующий вход OY.
D A1

Uвх
Uвых
RОС
R1
Ku  1 
ROC
,
R1
Râõ.  Râõ.OY (1  K uOY .
сопротивление
Râõ.OY  0,4ÌÎì ),
Rвых 
Rвых.OY (1 
R1
) - входное
R1  Roc
К14OYД7
(для
ROC
R1
)
.
KUOY
2.3. Инвертирующий сумматор. Инвертирующий сумматор выполняется
по типу инвертирующего усилителя с числом параллельных ветвей на
входе, равным количеству сигналов для сложения. Суммирование
производиться с соответствующими весовыми коэффициентами для
каждого из слагаемых.
RОС
R1
U1
R2
U2
Un
D A1

Rn
ROC
R
R
U 1  OC U 2    OC U n )
R1
R2
Rn
Коэффициент передачи для каждого из
“n” входов определяется выражением
R
Kun   OC ,
Rn
R вх .  Rn (для каждого из входов),
U вых.  (
Râûõ.OY (1 
Râûõ. 
KUOY
ROC
)
Rn
.
2.4.
Вычитающее
устройство
(дифференциальный
усилитель).
Вычитающее устройство предназначено для определения разности двух
входных напряжений.
R3
R
R
R
U вых.  (U 2  U 1 ) 2  U 2
 ( 4  2 ) при R  R1  R2  R3  R4
R1
R 3  R4 R3 R1
U вых .  (U 2  U 1 ) ,
R
DA
Rвых.  0
R

Rвх.1  R1 , Rвх .2  R1  R 2 .
R
3
1
1
Uвых
2
Uвх1
Uвх2
R4
3. Программа работы
3.1. Исследование инвертирующего усилителя.
3.11. Собрать схему для исследования инвертирующего усилителя на
постоянном токе. Подключить ко входу и выходу измерительные приборы –
мультиметры М830В, рис. 3.1(предел измерения 20В).
3.1.2. Для соотношений резисторов в цепи ООС ( R2 ; R4 ) , ( R1 ; R3 ) , ( R2 ; R3 )
снять амплитудные характеристики U вых.  f (U вх. ) . Напряжение на входе
изменять от -3 В до +3 В. Результаты занести в таблицу и построить графики.
Графически вычислить коэффициенты усиления по напряжению
инвертирующего усилителя.
3.1.3. Выключить блок питания стенда ЛРС-2. Для указанных
соотношений разобрать схему резисторов. Перевести мультиметры М830 в
режим измерения сопротивлений (пределы 200 кОм, 2000 кОм). Используя
клеммы (xS14 – xS6; xS12 – xS6; xS6 – xS13; xS6 – xS21) определить
величины сопротивлений резисторов R1  R4 .
3.1.4. Используя соотношения ПП 2.1 вычислить коэффициенты усиления
К и , входное и выходное сопротивления Rвх . и Rвых . .
3.2. Исследование неинвертирующего усилителя.
3.2.1. Собрать схему для исследования инвертирующего усилителя на
постоянном токе. Подключить к входу и выходу измерительные приборы,
установленные на предел измерений 20 В.
3.2.2. Для разных соотношений резисторов в цепи отрицательной
( R1 ; R2 ) , ( R1 ; R3 ) , ( R1 ; R4  0)
обратной
связи
снять
амплитудные
характеристики неинвертирующего усилителя U вых.  f (U вх. ) . Напряжение
на входе изменять от U вх.  3В до U вх .  3В . Результаты занести в таблицу и
построить графики. Графическим способом вычислить коэффициенты
усиления по напряжению неинвертирующего усилителя.
3.2.3. Выключить блок питания стенда ЛРС-2 и разобрать схему.
Используя клеммы XS6, XS14, XS12, XS13 измерить величину
сопротивлений резисторов R1  R4 , для чего перевести мультиметр М830В в
режим измерения сопротивлений (предел 200 кОм).
Используя соотношения п.п 2.2, приведенные в п.22, вычислить
коэффициенты усиления K u , входное и выходное сопротивления.
3.3. Исследование инвертирующего сумматора.
3.3.1. Собрать схему для исследования инвертирующего сумматора на
постоянном токе. Подключить к входу и выходу измерительные приборы
(рис.3.3).
3.3.2. Задавая с помощью переменных резисторов R источников
входных напряжений напряжения на входах инвертирующего сумматора в
соответствии с таблицей 1 измерить напряжение на выходе. Напряжение на
входах устанавливать с точностью не более 20 %.
Таблица 3.1
U вх , U вых
(В)
№
U вх1
U вх2
U вх3
U вых.
измер.
XS12
XS 36
XS 21
XS 8
1
0
1
1
2
1
0
1
3
1
1
0
4
3
1
0
5
3
-2
0
6
-3
1
0
7
0
2
2
8
0
-3
-3
9
3
0
3
10
1
0
2
U вых.
расчет.
3.3.3. Выключить блок питания стенда. Разобрать схему. Перевести
мультиметр М830В в режим измерения сопротивлений (предел – 200 кОМ).
Измерить величины сопротивлений резисторов R1  R4 .
Используя соотношение п.п.2.3 вычислить выходные напряжения
инвертирующего сумматора по входам 1-3. Результаты занести в таблицу 1.
3.4. Исследование вычитающего устройства.
3.4.1. Собрать схему для исследования вычитающего устройства на
постоянном токе. Подключить к входу и выходу измерительные приборы.
3.4.2. Задавая с помощью резисторов R источников напряжения на входах
вычитающего устройства, в соответствии с таблицей 2 измерить напряжение
на выходе. Напряжение на входах задавать с точностью не более 20 %.
Таблица 3.2.
U вх , U вых
(В)
№
U вх1
XS 14
U вх2
XS 22
1
1
1
2
3
2
3
-3
-1
4
3
-2
5
-3
3
U вых.
измер.
XS 8
U вых.
расчет.
3.4.3. Выключить блок питания стенда ЛРС-2. Разобрать схему. Перевести
мультиметр М830В в режим ихмерения сопротивлений (предел – 200
кОм).Используя клеммы XS14; XS22, XS6, XS7; XS11, XS12 измерить
величины сопротивлений резисторов R1  R4 .
Используя соотношения п.п.2.4 вычислить выходные напряжения
вычитающего устройства. Результаты занести в таблицу.