Рабочие задания и порядок выполнения работы

Задание № 1

Снять амплитудную характеристику операционного усилителя:

1. Собрать схему, приведенную на рис. 4.11, и подключить к ее входу через делитель, составленный из масштабных резисторов, выход источника постоянного напряжения U₁.

Последовательность действий:

– вольтметр PV1 установить в режим измерения постоянного напряжения для определения входного напряжения ОУ;

– вольтметр PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения для определения выходного напряжения ОУ;

– после проверки преподавателем собранной схемы включить питание стенда выключателем «СЕТЬ – ВКЛ».

 

Рис. 4.11. Схема для снятия амплитудной характеристики
операционного усилителя

 

2. Измерить и записать в таблицу 4.1 значения выходных напряжений операционного усилителя U_ВЫХ при различных значениях входных напряжений U_ВХ, указанных в таблице.

Таблица 4.1

Параметры схемы рис. 4.11

Измеряемая величина	Входные напряжения ОУ UВХ, мВ
UВХ, мB	-50	-20	-10
UВЫХ, B

 

3. По данным таблицы 4.1 построить амплитудную характеристику ОУ U_ВЫХ= f (U_ВХ), определить по ней напряжение смещения U_СМ и коэффициент усиления К_U = ∆U_ВЫХ / ∆U_ВХ. Сравнить значения с паспорт­ными данными.

 

Задание № 2

Снять амплитудно-частотную характеристику операционного усилителя.

1. Собрать схему, приведенную на рис. 4.12, подключить к ее входу генератор сигналов синусоидальной формы через делитель, составленный из масштабных резисторов. К выходу операционного усилителя подключить осциллограф.

После проверки преподавателем собранной схемы включить питание стенда выключателем «СЕТЬ – ВКЛ».

 

Рис. 4.12. Схема для снятия амплитудно-частотной характеристики
операционного усилителя

 

2. Измеряя поочередно с помощью осциллографа амплитудные значения выходных напряжений операционного усилителя U_mВЫХ при постоянном, заданном преподавателем значении входного напряжения U_mВХ = const и различных значениях частот, указанных в таблице, занести их в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Параметры схемы рис. 4.12

Измеряемая величина	Гц	Гц	Гц	4 кГц	кГц	кГц	кГц	кГц	кГц	кГц	МГц
UmВХ, мB
UmВЫХ, B

 

4. По данным таблицы 4.2 построить амплитудно-частотную характеристику операционного усилителя U_mВЫХ= f (f_вх).

Задание № 3

Исследовать схему неинвертирующего операционного усилителя.

1. Собрать схему, приведенную на рис. 4.13, подключить к ее входу через делитель генератор сигналов синусоидальной формы. Установить частоту генерации, равную 1000 Гц. К выходу операционного усилителя подключить осциллограф.

После проверки преподавателем собранной схемы включить питание стенда выключателем «СЕТЬ – ВКЛ».

 

Рис. 4.13. Схема для снятия амплитудной характеристики
операционного усилителя

 

2. Измерить и записать в таблицу 4.13 значения параметров операционного усилителя, указанных в таблице, при постоянном значении входного напряжения U_ВХ = 10 мВ и различных значениях резисторов в цепи обратной связи ОУ. По результатам эксперимента вычислить для трех случаев коэффициент усиления по напряжению К_U и сравнить с расчетной величиной К_Uрас = R_OC / R₁. Результаты измерений и расчетов занести в табл. 4.13.

Таблица 4.13

Параметры схемы рис. 4.13

Установлено	Измерено	Вычислено
UВХ, мB	ROC, кОм	UВЫХ, B	КU	КU
Эксперимент	Расчет

Задание № 4

Исследовать схему сумматора на операционном усилителе.

1. Собрать схему, приведенную на рис. 4.14, подключить к ее трем входам три выхода источников постоянного напряжения U₁, U₂, U₃. К выходу операционного усилителя подключить вольтметр PV2, который так же, как и вольтметр PV1, установить в режим измерения постоянного напряжения. После проверки преподавателем собранной схемы включить питание стенда выключателем «СЕТЬ – ВКЛ».

 

Рис. 4.14. Схема для исследования сумматора
на операционном усилителе

 

2. Измерить и записать в таблицу 4.14 значения входных и выходных напряжений операционного усилителя при заданных преподавателем входных значениях напряжений. Убедиться, что напряжение на выходе будет близко к расчетной величине U_ВХ = К_Uос ∙ (U₁ + U₂ + U₃) независимо от полярности входных сигналов. Определить экспериментальную погрешность суммирования.

Содержание отчета

Отчет, составляемый индивидуально каждым студентом, должен содержать следующие материалы:

1. Титульный лист, на котором указаны название работы, исполнитель, индекс группы и дата выполнения.

2. Краткое описание принципа работы и назначение исследуемых устройств.

3. Электрические схемы исследуемых устройств, вычерченные с соблюдением условных графических обозначений по ГОСТу.

4. Таблицы, графики, расчеты и выводы в соответствии с заданием.

Контрольные вопросы

1. Из каких каскадов состоят ОУ?

2. Для чего включают обратные связи в ОУ?

3. Какая форма напряжения будет на выходе ОУ при переменном напряжении на входе, значение которого выходит за пределы динамического диапазона?

4. Чем определяется амплитуда выходного напряжения U±_{вых.maxОУ}?

5. Как влияет на параметры и характеристики усилителя изменение напряжения питания U_ИП?

6. Чем определяется стабильность коэффициента усиления усилителя?

7. Как влияет ООС на входное и выходное сопротивления неинвер­тирующего и инвертирующего усилителей?

8. Как влияет ООС на полосу пропускания усилителя?

9. На какой из входов ОУ подаются отрицательная и положительная обратные связи?

10. Чем определяется погрешность интегрирования и дифферен­цирования соответственно интегратора и дифференциатора на ОУ?