Контрольная работа: Характеристики операционных усилителей

5. Работа неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения исследовалась по схеме рис. 5.6.

Коэффициент усиления данной схемы неинвертирующего усилителя определяется как: К_У = 1+ R₂ / R₁ = 201.

Входное напряжение схемы U_ВХ = 10мВ, измеренное U_ВЫХ = 2В, откуда коэффициент усиления будет приблизительно равен К^* _У = 200, что, с учетом погрешности измерения, соответствует расчетному значению (К_У = 201).

Входной и выходной сигналы в данном варианте находятся в фазе – неинвертирующий усилитель на ОУ не изменяет фазу сигнала.

Измеренное значение постоянной составляющей выходного напряжения ∆U^* _ВЫХ = 0,2В, что соответствует, с учетом погрешности измерения, ее расчетному значению ∆U_ВЫХ = U_СМ ∙ К_У = 0,2В.

Рис. 5.7. Осциллограмма исследования неинвертирующего усилителя при напряжении входа 10 мВ

UВЫХ 2 В/дел

6. Исследование влияния параметров схемы на режим её работы также проводились по схеме рис. 5.6, в которой значение сопротивления R2 уменьшено с 200 кОм до 10 кОм и амплитуда генератора увеличена до 100мВ.

Рис. 5.8. Осциллограмма исследования неинвертирующего усилителя при напряжении входа 100 мВ и сопротивлении обратной связи 10 кОм

В этом случае: К_У = 1+ R₂ / R₁ = 11.

Входное напряжение схемы U_ВХ = 0,1В, измеренное U_ВЫХ = 1,1В, откуда коэффициент усиления будет приблизительно равен К^* _У =11, что соответствует расчетному значению (К_У = 11).

Входной и выходной сигналы также находятся в фазе.

Измеренное значение постоянной составляющая выходного напряжения ∆U^* _ВЫХ = 0,01В, что соответствует, с учетом погрешности измерения, ее расчетному значению ∆U_ВЫХ = U_СМ ∙ К_У = 0,01В.

7. Работа усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения рассмотрена на примере схемы, приведенной на рис. 5.9. Коэффициент усиления данной схемы инвертирующего усилителя определяется как: К_У = R2 / R1 =100.

Входное напряжение схемы U_ВХ = 0,01 В, измеренное U_ВЫХ = 1В, откуда коэффициент усиления будет равен К^* _У = 100, что соответствует расчетному значению (К_У =100).

Входной и выходной сигналы в данном варианте находятся в противофазе – инвертирующий усилитель на ОУ изменяет фазу сигнала на 180⁰ .

Измеренное значение постоянной составляющей выходного напряжения ∆U^* _ВЫХ = 100мВ (рис. 5.10), что соответствует ее расчетному значению ∆U_ВЫХ = U_СМ ∙ К_У = 100мВ.

8. Исследование влияния параметров схемы на режим работы схемы рис. 5.9 показано на осциллограмме рис. 5.11. В этом режиме значение сопротивления R = 10 кОм, а амплитуда входного сигнала – 100 мВ.

Выходное измеренное напряжение U_ВЫХ = 1 В, откуда коэффициент усиления будет равен К^* _У = 10, что соответствует расчетному значению К_У = R₂ / R₁ = 10.

Входной и выходной сигналы в данном варианте также находятся в противофазе – данная схема усилителя изменяет фазу сигнала на 180⁰ .

Измеренное значение постоянной составляющей выходного напряжения ∆U^* _ВЫХ = 10мВ (рис. 5.10), что соответствует ее расчетному значению ∆U_ВЫХ = U_СМ ∙ К_У = 10мВ.

Выводы

В результате проделанной работы с использованием средств моделирования программного комплекса «ElectronicsWorkbench» познакомились с методами определения основных параметров операционных усилителей (ОУ) – входных токов, напряжения смещения, дифференциального входного и выходного сопротивлений, скорости нарастания выходного напряжения, коэффициентов усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителей, а также разности фаз между входными и выходными синусоидальными напряжениями и влияния коэффициента усиления ОУ на постоянную составляющую выходного напряжения. Экспериментальные данные, полученные в работе, подтверждены аналитическими расчетами.