Електронен учебник
ИЗСЛЕДВАНЕ НА ОПЕРАЦИОНЕН УСИЛВАТЕЛ
Целта на работата: изследването на основните параметри и характеристики на операционния усилвател (op-amp), изследването и изследването на основните каскади на op-amp - инвертиращи и неинвертиращи.
Работна процедура
Работата се извършва на печатна платка, предназначена за провеждане на изследвания на ОС. Работата се извършва за всеки от OU KR140UD708 и K553UD2, KR140UD708 - OU с вътрешна корекция, K553UD2 - OU с външна корекция.
Балансиране на операционни усилватели
Във веригата кондензаторът C е инсталиран само за операционния усилвател K553UD2.
Чрез промяна на съпротивлението с потенциометъра R, постигнете минималното изходно напрежение на изхода на микросхемата или равно на нула. Запишете изходното напрежение с осцилоскоп. U in = 0, U out = 0 или U in = 0, U out U out.min
Измерване на токове на отклонение и на изместване.
Сглобете верига за измерване на I cm1:
Свържете волтметър или осцилоскоп към изхода на операционния усилвател и измерете напрежението на изхода на веригата U изход 1. Това напрежение се причинява от тока на отклонение I cm, който се създава на резистора R 1. Изчисляването на I cm се извършва по формулата I cm \u003d U out / R 1
Сглобете верига за измерване на I cm2:
С помощта на волтметър или осцилоскоп измерете напрежението на изхода на операционния усилвател U out 2, то се появява поради спада на напрежението през резистора R 2, когато тече токът на отклонение I cm 2. Изчисляването на I cm 2 се извършва по формулата I cm 2 \u003d U out / R 2
Сглобете верига за измерване на напрежението на срязване:
С помощта на волтметър или осцилоскоп, свързан към изхода на веригата на операционния усилвател, измерете напрежението на изхода U o, възникващо поради I cm 1 и I cm 2.
Изчислете I shift,ако R1 = R2 = R; Измествам \u003d U навън / R
Измерване на печалбата на операционния усилвател без обратна връзка.
Приложете сигнал от главния хармоничен осцилатор (SH) към инвертиращия вход на операционния усилвател съгласно диаграмата. Освен това U в инча max , т.е. Усилвателят работи без забележимо нелинейно изкривяване. Честота на генерираните трептения F = 100 Hz.
При настройка на входното напрежение на усилвателя трябва да се има предвид, че във входната му верига е включен делител на напрежение с коефициент на деление 1: 1000.
Свържете волтметър или осцилоскоп към изхода на операционния усилвател и измерете изходното напрежение U out.
Изчислете усилването на оп-усилвателя: K \u003d U out / U in. ou ако U in. ou \u003d U ' in / A, където
U 'in - входен сигнал, подаден от ZG и измерен в точка I, U in.ou - входен сигнал на инвертиращия вход на операционния усилвател, като се вземе предвид делителя на неговия вход, A - коефициентът на делител на входа на операционния усилвател, A = 1000.
Премахнете честотната характеристика, U в ин.макс. Максималната стойност на входния сигнал U in.max, при която усилвателят работи без забележимо нелинейно изкривяване, се определя с помощта на волтметър при наблюдение на формата на вълната на изхода на операционния усилвател с помощта на осцилоскоп. Променете честотата от 10 Hz, докато честотната характеристика падне.
Определете честотната лента на операционния усилвател.
За да измерите усилването на операционния усилвател K553UD2 без операционна система, въведете коригираща верига, като свържете кондензатор C към клемите FC.
Променете стойността на капацитета на коригиращия кондензатор в рамките на 3pF, 6pF, 30pF, 60pF.
Вземете честотната характеристика на коригирания усилвател, U in in. max, променете честотата от 10 Hz на 200 kHz.
Изследване на инвертиращ операционен усилвател
Премахване на честотната характеристика, K = F (F) за операционен усилвател KR140UD708.
От ZG подайте сигнал към инвертиращия вход на операционния усилвател и U в in.max.
Максимумстойността на входния сигнал U in.max, при която усилвателят работи без забележимо нелинейно изкривяване, се определя с помощта на волтметър при наблюдение на формата на вълната на изхода на операционния усилвател с помощта на осцилоскоп.
Променете честотата на входния сигнал в следния ред: 10, 20, 40, 60, 80, 100, 200, 400, 1000, 2000, 4000, 6000, 8000, 10000, 20000, 40000, 60000, 80000 Hz, 100kHz, 2 0 0kHz.
Изчислете печалбата на веригата:
K \u003d U out / U in, Kdb \u003d 20LgK и начертайте Kdb \u003d F (F) в логаритмична скала.
Определете честотната лента на операционния усилвател.
Премахване на амплитудната характеристика (AX), U out \u003d F (U in).
Входният сигнал се подава от МО с честота F = 1000 Hz.
Променете входния сигнал от нула на 2U инча макс. Максималната стойност на входния сигнал Uin.max се избира аналогично на т.1.
Изходното напрежение се взема с помощта на волтметър или осцилоскоп от изхода на операционния усилвател.
Премахване на зависимостта на усилването от R os , K = F(R os ).
Входният сигнал трябва да се подава от ZG с честота F = 1000 Hz. Премахването на характеристиката се извършва за входния сигнал, U в ин.макс. Съпротивление R os да се променя от 10 kOhm до 300 kOhm. Измерете изходното напрежение с външен волтметър или осцилоскоп U out и нарисувайте формата на изходния сигнал в характерни точки. Постройте графика.
Премахване на зависимостта на усилването от входното съпротивление R 1 , K = F(R 1 ).
Входният сигнал трябва да се подава от ZG с честота F = 1000 Hz.
Съпротивлението R 1 се променя от 5,1 kOhm на 51 kOhm. Измерете изходното напрежение с външен волтметър или осцилоскоп. Постройте графика.
Свържете външен товар към инвертиращия етап.
Премахнете зависимостта на усилването от съпротивлението на натоварване K = F(R n).
Входен сигналсе захранва от ZG с честота F = 1000 Hz.
Характеристиката трябва да се вземе за две стойности на входния сигнал U in in. max. Променете съпротивлението на натоварване от 250 Ohm на 1 kOhm, поне 6 стойности. Измерете изходното напрежение с волтметър или осцилоскоп и начертайте характеристични криви.
Изчислете K \u003d U out / U in, изградете графика.
Измерване на изходното съпротивление R изх
От ZG подайте сигнал с честота F = 1000 Hz към входа на оп-усилвателя.
U в in.max , т.е. имаме неизкривен сигнал на изхода.
a) Измерете напрежението на изхода на OS U out при изключен товар R n .
б) Измерете напрежението на изхода на операционния усилвател U 'вън със свързан товар R n \u003d 510 Ohm. Изходното напрежение се записва от външен волтметър или осцилоскоп.
в) Изчислете изходното съпротивление по формулата R out = ((U out / U ' out) - I) R n
Изследване на неинвертиращ оп-усилвател.
Премахване на честотната характеристика, K \u003d F (F).
От ZG подайте сигнал към неинвертиращия вход на OU и U в ин.макс.
Максималната стойност на входния сигнал Uin.max, при която усилвателят работи без забележимо нелинейно изкривяване, се определя с помощта на волтметър при наблюдение на формата на вълната на изхода на операционния усилвател с помощта на осцилоскоп.
Променете честотата на входния сигнал в рамките на следните граници: 20, 40, 60, 80, 100, 200, 400, 1000, 2000, 4000, 6000, 8000, 10000, 20000, 40000, 60000, 80000 Hz, 100kHz, 200k Hz .
Изчислете усилването на веригата K \u003d U out / U in и начертайте Kdb \u003d F (F) в логаритмична скала.
Определете честотната лента на операционния усилвател.
Премахване на амплитудната характеристика (AX), U out \u003d F (U in).
Входният сигнал се подава от МО с честота F = 1000 Hz. Променете входния сигнал от нула до 2 U in.max. Максимална стойноствходен сигнал U in.max се избира аналогично на т. 5.1. Изходното напрежение се взема с помощта на волтметър или осцилоскоп OU. Постройте графика.
Премахване на зависимостта на усилването от R os , K = F(R os ).
Входният сигнал трябва да се подава от ZG с честота F = 1000 Hz. Премахването на характеристиката се извършва за входния сигнал U в ин.макс.
Съпротивлението R OS се променя дискретно от 1 до 510 kOhm.
Измерете изходното напрежение U out с външен волтметър, начертайте формата на изходния сигнал в характерни точки. Постройте графика.
Премахване на зависимостта на усилването от входното съпротивление R 1 , K = F(R 1 ).
Входният сигнал трябва да се подава от ZG с честота F = 1000 Hz.
Премахването на характеристиката се извършва за входния сигнал U в ин.макс.
Съпротивлението R 1 се променя дискретно от 250 до 51 kOhm. Измерете изходното напрежение от изхода на операционния усилвател с волтметър.
Свържете външен товар към неинвертиращия етап.
Премахване на зависимостта на усилването K от съпротивлението R n , K = F(R n ).
Входният сигнал се подава от ZG с честота F = 1000 Hz.
Вземете характеристиката за входния сигнал U in in. max.
Променете дискретно съпротивлението на натоварване от 510 Ohm на 1 kOhm.
Измерете изходното напрежение с волтметър, начертайте характеристични криви.
Изчислете K \u003d U out / U in и начертайте K \u003d F (R n).
Измерете изходното съпротивление R out.
Схемата е същата като в предишния параграф 5.
От ZG подайте сигнал с F = 1000 Hz, U in in. max към входа на операционния усилвател, т.е. имаме неизкривен сигнал на изхода.
a) Измерете напрежението на изхода U out при изключен товар R n .
b) Измерете напрежението на изхода на операционния усилвател U ' out с свързан товар R n = 510 Ohm. почивен денпроверете напрежението с външен волтметър.
в) Изчислете изходното съпротивление R out по формулата R out \u003d ((U out / U ' out) - I) R n.
Докладвайте съдържанието
- Схеми за обучение на OU.
- Таблици с измервания, графики на всички отстранени зависимости, изчисления.
- Изводи.
Въпроси за самоконтрол
- Какво се има предвид под OS.
- Какви са характеристиките на идеалния усилвател?
- Какво се разбира под инвертиращ и неинвертиращ вход на операционен усилвател?
- Какво е общ сигнал.
- Назовете основните свойства на диференциалната каскада.
- Какво е напрежение на срязване?
- Какво представлява блоковата диаграма на OU? Опишете всяка от каскадите.
- Обяснете амплитудната (трансферната) характеристика.
- Обяснете предавателната характеристика за общ режим на сигнал.
- Какви са основните параметри на входната верига.
- Обяснете честотната характеристика на операционния усилвател.
- Какво се разбира под честота на единично усилване?
- Какво е влиянието на ОС върху честотната характеристика?
- Обяснете фазовата характеристика на операционния усилвател.
- Назовете критерия за стабилност.
- Избройте динамичните параметри на ОС.
- Какви са основните свойства на инвертиращия усилвател?
- Какви са основните свойства на неинвертиращо усилвателно стъпало?
- Обяснете как работи компенсацията на външния офсет.
- Как се класифицират ОС?