Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Лабораторная работа № 7. Исследование операционного усилителя.




Исследование операционного усилителя.

Цель работы: Изучение особенностей работы аналоговой интегральной микросхемы путем снятия характеристик усилителей, построенных на операционном усилителе К140УД1.

Требования безопасности труда

Для обеспечения безопасности выполнения лабораторной работы необходимо:

1. Сборку схемы производить при выключенном напряжении.

2. Схему включать под напряжение только после того, когда её проверит лаборант или преподаватель.

3. При выполнении работы не касаться токоведущих частей схемы, не заходить за стенд, не производить смены перегоревших предохранителей.

Содержание работы:

1. Снять амплитудную характеристику Uвых = f(Uвх) инвертирующего и неинвертирующего усилителя, построенного на базе аналоговой ИМС К140УД1.

2. Снять частотную характеристику К = j (f) инвертирующего и неинвертирующего усилителя, построенного на базе аналоговой ИМС К140УД1.

3. Построить амплитудные и частотную характеристики микросхемы.

4. Пронаблюдать на экране осциллографа входные и выходные сигналы и зарисовать их.

Перечень типового оборудования:

1. Лабораторный стенд по электронике.

2. Осциллограф С1-73.

3. Милливольтметр В3-38.

4. Сменный модуль с исследуемой микросхемой.

Методические указания:

 

1. Инвертирующий усилитель – это усилитель, изменяющий знак выходного сигнала относительно входного, создается введением по инвертирующему входу ОУ с помощью резистора R2 параллельной отрицательной обратной связью по напряжению. Схема инвертирующего усилителя приведена на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Инвертирующий усилитель на ОУ ИМС.

Инвертирующий вход связывается с общей точкой входа и выхода схемы (заземляется). Входной сигнал подается через резистор R1 на инвертирующий вход ОУ. Показатели схемы можно определить, воспользовавшись уравнением токов для узла 1. Если принять входное сопротивление ОУ равным бесконечности, а входной ток ОУ равным нулю (т.е. Rвх.оу = ¥, Iоу=0), то Iвх=Iос, откуда

Uвх – U0Uвых – U0,

R1 R2 (1)

где Uвх – входное напряжение, U0 – напряжение между входами ОУ, Uвых – выходное напряжение, R1 – резистор во входной цепи, R2 – резистор в цепи отрицательной обратной связи.

При бесконечно большом коэффициенте усиления по напряжению ОУ (Кu.оу ® ¥) напряжение на входе ОУ U0 = Uвых / Кu.оу ® 0 в связи с чем выражение (1) принимает вид:

Uвх / R1 = - Uвых / R2 (2)

Следовательно, коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя с параллельной обратной связью (Ku = Uвых / Uвх), определяется параметрами только пассивной части схемы

 

Ku = - R2 / R1 (3)

 

Выбор R2 = R1, когда Кu = -1 придает схеме свойства инвертирующего повторителя напряжения. Поскольку U0 ® 0, входное сопротивление схемы Rвх = R1. Выходное сопротивление усилителя

 

Rвых = [ Rвых.оу (1 + R2 / R1) ] / Кu.оу (4)

 

2. Неинвертирующий усилитель – содержит последовательную отрицательную обратную связь по напряжению, поданную по инвертирующему входу; входной сигнал подается на неинвертирующий вход. Схема неинвертирующего усилителя приведена на рисунке 2.

 

 

 

Рисунок 2. Схема неинвертирующего усилителя.

В силу равенства нулю напряжения между входами ОУ (U0 = 0), входное напряжение схемы связано с выходным напряжением соотношением:

 

Uвх = Uвых (5)

 

откуда коэффициент усиления неинвертирующего усилителя:

 

Ku = 1 + R3 / R1 (6)

 

Входное сопротивление неинвертирующего усилителя Rвх, равное входному сопротивлению ОУ по неинвертирующему входу велико, а выходное сопротивление Rвых ® 0. Его находят из соотношения (4).

 

 

В работе использовать генератор напряжения ГН1, частотомер ЧМ, генератор напряжения низкой частоты ГНЧ, двуполярный источник питания ±12,6В. Исследуемая аналоговая микросхема К140УД1, не входящая в комплект лабораторного стенда «Луч – 2» распаяна на сменном модуле так, что ее выводы могут подключаться к соответствующим генераторам и измерительным приборам стенда стандартными соединительными проводами стенда.

Последовательность выполнения работы:

1. Ознакомиться с установкой.

2. Установить нулевые значения всех генераторов: напряжения ГН1, низкой частоты ГНЧ, повернув регуляторы влево до отказа.

3. Собрать схему согласно рисунка 1 или 2, подключив сменный модуль к лабораторному стенду и источнику двуполярного питания и после проверки ее преподавателем включить установку.

4. Снять амплитудную характеристику усилителя на постоянном токе. Для этого, изменяя величину напряжения на входе схемы Uвх, генератором ГН1 от 0В до 0,5В замерять величину напряжения Uвых на выходе микросхемы. Результаты наблюдений занести в таблицу 1.

Таблица 1. Опытные данные усилителя постоянного тока К140УД1.

Uвх, В   0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5
Uвых, В                          

Повторить аналогичные измерения для отрицательных значений Uвх. Результаты занести в таблицу.

5. Снять амплитудную характеристику аналоговой микросхемы К140УД1 на частоте 1 кГц. Для этого, изменяя входное переменное напряжение Uвх генератора ГНЧ от 0В до 0,5В, замерять величину выходного напряжения Uвых. Результаты наблюдений занести в таблицу 2.

Таблица 2. Опытные данные усилителя К140УД1 на частоте 1000 Гц.

Uвх, В   0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5
Uвых, В                          

6. Снять частотную характеристику аналоговой ИМС. Для этого установить на ГНЧ Uвх = 10 мВ и, изменяя частоту входного сигнала от 10 Гц до 100 кГц, замерять величину напряжения Uвых на выходе микросхемы с помощью милливольтметра В3-38. Частоту сигнала контролировать по ЧМ. Результаты наблюдений занести в таблицу 3.

Таблица 3. Опытные данные усилителя К140УД1 для построения частотной характеристики. Uвх = 10 мВ.

f, Гц             1 кГц 2 кГц 5 кГц 10 кГц 20 кГц 50 кГц 100 кГц
Uвых, В                          
К=                          

7. Построить амплитудные и частотную характеристики аналоговой интегральной схемы, правильно подобрав масштабы величин, откладываемых по осям координат. Частотную характеристику строить в логарифмическом масштабе.

8. Пронаблюдать и зарисовать осциллограммы входного и выходного сигналов.

 

Требования к отчету:

 

Отчет должен содержать:

1. Название лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Содержание работы.

4. Перечень типового оборудования.

5. Схему опыта.

6. Таблицы опытных данных.

7. Построенные амплитудные и частотную характеристики.

8. Условное обозначение операционного усилителя с нумерацией выводов, а также общий вид корпуса микросхемы К140УД1 из справочника по интегральным микросхемам.

9. Основные параметры К140УД1, взятые из справочника.

10. Краткие письменные ответы на контрольные вопросы.

11. Выводы.

Контрольные вопросы:

 

1. Какие функции реализуют аналоговые интегральные микросхемы?

2. На какие три группы подразделяются интегральные усилители?

3. Расскажите о системе условных обозначений ИМС на примере К140УД1.

4. Объяснить назначение элементов схемы дифференциального усилителя на примере К122УД1.

5. Как объяснить подавление синфазного сигнала в дифференциальном усилителе?

6. Какие электронные устройства могут быть построены на основе ОУ ИМС?

7. Сравните схему первого ОУ К140УД1 со схемой современного ОУ, объясните достоинства современных ОУ.

8. Дайте характеристику основным параметрам ОУ и расскажите о применении современных ОУ.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных