Операционные усилители

Операционные усилители.

1.  Инвертирующий ОУ.

1.1  Откройте файл OU_inv. ewb.

Операционный усилитель – идеальный. Значения сопротивлений R1, R2, R3, тип ОУ выбираются из таблицы (см. номер варианта).

№ варианта	1	2	3	4	5	6
Тип ОУ	K140УД2	K140УД6	K140УД8	K140УД10	K140УД11	K140УД12
R1, кОм	11к	13к	18к	10к	15к	12к
R2, кОм	33к	39к	36к	30к	75к	36к
R3, кОм	8,2к	10к	12к	7,5к	13к	10к

1.2  Двойным щелчком мыши на изображении ОУ откройте список библиотек ОУ, выберите библиотеку - Default, модель ОУ – ideal. Нажав клавишу Edit откройте окно параметров для «идеального» ОУ и выпишите в столбец таблицы «Идеальный» ОУ EWB установленные значения следующих параметров:

Параметр	Идеальный ОУ	«Идеальный» ОУ EWB	Реальный ОУ
Коэффициент усиления (А)
Входное сопротивление (RI)
Выходное сопротивление (RO)
Макс. выходное напряжение (VSW)
Напряжение смещения нуля (VOS)
Входные токи (IBS)
Разность входных токов (IOS)
Скорость нарастания вых. напряжения (SR)

1.3  В столбец Идеальный ОУ внесите параметры идеального ОУ, соответствующие теории.

1.4 Замените “идеальный” ОУ на ОУ из таблицы в соответствии с номером варианта. Запишите параметры этого ОУ в столбец таблицы «Реальный ОУ».

1.4 Подайте на вход инвертирующего ОУ с функционального генератора синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ, f=1 кГц.

- Зарисуйте на одном графике осциллограммы входного и выходного напряжений.

- Определите разность фаз между входным и выходным напряжением.

1.5  Определите расчетный и экспериментальный коэффициенты усиления:

=…….. ……….,

где и - показания вольтметров (вольтметры должны быть включены в режиме измерения переменного сигнала (АС)).

1.6  Подключите канал А осциллографа к клемме «минус» ОУ и зарисуйте осциллограмму U-(t). Почему напряжение на клемме минус в данной схеме называют напряжением эквипотенциального нуля? ……………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………

1.7  Измерьте постоянную составляющую выходного напряжения Uo вых эксп. Для этого подключите вход инвертирующего усилителя к корпусу, переключите выходной вольтметр в режим измерения постоянного сигнала (DC) и зафиксируйте выходное напряжение Uo вых эксп=……….

Снова переведите вольтметр в режим АС

-  используя значение напряжения смещения Uсм (см. таблицу) и теоретическое значение коэффициента усиления вычислите постоянную составляющую выходного напряжения U o вых. теор

1.8 Подключите вход инвертирующего усилителя к функциональному генератору. Подайте на вход схемы двухполярное пилообразное напряжение частотой 1Гц и амплитудой согласно варианту:

Вариант	1	2	3	4	5	6
Амплитуда (В)	5 В	5 В	8 В	5 В	3 В	5 В

Используя курсор и информационное табло осциллографа снимите зависимость и . (Амплитуда Uвх должна изменяться от –Uвх макс до +Uвх макс)

Uвых (В)
Uвх (В)

Постройте график ..

Запишите:

- При каком значении Uвх начинается искажение формы выходного сигнала?

- Искажается ли при этом форма напряжения U - ?

- В каком случае напряжением U - можно пренебречь?

1.9  Подайте на вход схемы синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ. Постройте зависимость выходного напряжения от частоты

f	1 Гц	100Гц	1кГц	100кГц	200кГц	400кГц	600кГц	800кГц	1МГц
Lgf
Uвых
K=Uвых/Uвх

2  Неинвертирующий ОУ

2.1  Откройте файл neinv. ewb.

Значения R1, R2, тип ОУ ранее заданы.

2.2 Подайте на вход ОУ с функционального генератора синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ, f=1 кГц.

-  Зарисуйте на одном графике осциллограммы входного и выходного напряжений.

-  Определите разность фаз между входным и выходным напряжением

-  Определите расчетный и экспериментальный коэффициенты усиления

=…….. ……….,

2.3  Подключите канал А осциллографа к клемме «минус» ОУ и зарисуйте осциллограмму U-(t). Напишите почему этот график совпадает со входным сигналом …………………..

……………………………………………………………………………………………………….

2.4  Подайте на вход схемы синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ. Постройте зависимость выходного напряжения от частоты

f	1 Гц	100Гц	1кГц	100кГц	200кГц	400кГц	600кГц	800кГц	1МГц
Lgf
Uвых
K=Uвых/Uвх

2.5 Подключите вход инвертирующего усилителя к функциональному генератору. Подайте на вход схемы двухполярное пилообразное напряжение частотой 1Гц и амплитудой согласно варианту:

Вариант	1	2	3	4	5	6
Амплитуда (В)	5 В	5 В	8 В	5 В	3 В	5 В

Используя курсор и информационное табло осциллографа снимите зависимость и . (Амплитуда Uвх должна изменяться от –Uвх макс до +Uвх макс)

2.5  Исследуйте влияние элементов на параметры схемы:

-  Увеличьте с помощью R2 коэффициент усиления в 10 раз.

- определите коэффициент усиления схемы Ку эксп

-  измерьте постоянную составляющую выходного напряжения Uo вых эксп.

-  используя значение напряжения смещения и теоретическое значение коэффициента усиления вычислите постоянную составляющую выходного напряжения U o вых. теор

- постройте зависимость выходного напряжения от частоты К=F(Lgf). Uвх=5 мВ,.

F=1 Гц…..1 МГц. Определите полосу пропускания усилителя.

-  сравните предыдущие результаты с полученными.

-  При какой частоте входного сигнала коэффициент усиления становится равным единице. Как называется эта частота?

3. Логарифмический усилитель

Откройте файл log.ewb. (для всех вариантов R=10 кОм)

3.2 Подайте на вход схемы с функционального генератора однополярный пилообразный сигнал: freguency 1 Гц; duty cycle 50%; amplitude=2V, Offset=2 V)

- Подключите канал А осциллографа к входному сигналу, а канал В – к выходному;

-  Установите на осциллографе развертку 0.1сек/дел;

-  Установите чувствительность канала А - 2 В/дел;

-  Установите чувствительность канала В - 50 мВ/дел.

3.3 Включите схему и, дождавшись установившегося значения, зарисуйте осциллограммы Uвх и Uвых.

3.4 Используя курсор 1 и левое информационное табло снимите характеристику Uвых=f(Uвх) и данные занесите в таблицу.

Uвых экспер рассчитайте по формуле:

 

Uвых расчёт
Uвых экспер

4  Интегратор

Откройте файл integrator.ewb. (для всех вариантов R1=10 кОм)

4.1  Подайте на вход двуполярные прямоугольные импульсы амплитудой 5 В и частотой 1 кГц (R1=10 кОм, С=10 нФ).

Дождавшись установившегося значения, зарисуйте Uвх и Uвых. Определите амплитуду выходного сигнала и рассчитайте скорость нарастания выходного напряжения для различных значений R1 и C. Результаты экспериментов занесите в таблицу.

R1, ОМ	10k
С, нФ	10	20	50
Uвых m
(VUвых)max
С, нФ	10
R1, ОМ	10k	20k	50k
Uвых m
(VUвых)max