Лабораторная работа по микроэлетронике

3 Лабораторная работа №.3.

 Исследование неинвертирующих и инвертирующих усилителей

3.1 Цель работы:

− измерение коэффициента усиления неинвертирующего и инвертирующего усилителей на ОУ;

− определение разности фаз между выходным и входным синусоидальным напряжением ОУ;

− исследование влияния параметров схемы на режим ее работы;

− приобретение навыков  работы со справочной литературой по ОУ.

 

3.2 Рабочее задание

3.2.1  исследовать работу неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения:

3.2.1.1 рассчитать коэффициент усиления напряжения К_У неинвертирующего усилителя по заданным значениям параметров компонентов схемы;

3.2.1.2 измерить коэффициент усиления неинвертирующего усилителя на ОУ;

3.2.1.3 определить разность  фаз между выходным и входным синусоидальным напряжением инвертирующего ОУ;

3.2.2 исследовать влияние параметров схемы на режим работы неинвертирующего усилителя;

3.2.3 исследовать работу инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения:

3.2.3.1 рассчитать коэффициент усиления напряжения К_У инвертирующего усилителя по заданным значениям параметров компонентов схемы;

3.2.3.2  измерить коэффициент усиления инвертирующего усилителя на ОУ;

3.2.3.3 определить разность фаз между выходным и входным синусоидальным напряжением инвертирующего ОУ;

3.2.4 исследовать влияние параметров схемы на режим работы инвертирующего усилителя.

 

3.3 Используемые приборы и элементы в Electronics Workbench

3.3.1 Осциллограф;

3.3.2 Функциональный генератор;

3.3.3 Источник напряжения;

3.3.4 Oперационный усилитель LM741;

3.3.5 Резисторы.

 

 

3.4 Методические указания  к выполнению  работы

3.4.1 к 3.2.1. Исследование работы не инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.

Откройте файл c11_005 со схемой, изображенной на рисунке 3.1. Рассчитайте коэффициент усиления напряжения К_У усилителя по заданным значениям параметров компонентов схемы.

К_У = 1 + (R₁ / R₂).

Включите схему. Измерьте амплитуды входного U_ВХ и выходного U_ВЫХ синусоидальных напряжений. Также измерьте постоянную составляющую выходного напряжения U_0ВЫХ и разность фаз между входным и выходным напряжениями. По результатам измерений вычислите коэффициент усиления по напряжению К_У усилителя. Результаты занесите в таблицу 3.1.

Рисунок 3.1

 

 

Таблица 3.1

КУ РАСЧ	UВХ,В	UВЫХ,В	U0ВЫХ,В	j	КУЭКСП
201	1.3627V	2.1555V	0,7935	20Lg	11.64Дб

 

 

 

3.4.2 к  3.2.2. Исследование влияния параметров схемы на режим её работы.

В схеме, приведенной на рисунке 3.1, уменьшите значение сопротивления R₁ с 200 кОм до 10 кОм, амплитуду синусоидального напряжения генератора увеличьте до 100 мВ. Установите масштаб напряжения на входе А осциллографа 100 mV/div, а на канале В - 500 rnV/div. Включите схему. Повторите все операции пункта  3.4.1 при новых параметрах компонентов. Результаты занесите в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2

КУ РАСЧ	UВХ,В	UВЫХ,В	U0ВЫХ,В	j	КУЭКСП
201	-820,2050	-2,1881	-810,7531	20	-16215

 

 

 

 

3.4.3 к 3.2.3.Исследовать работу инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.

Откройте файл c11_006со схемой, изображенной на рисунке 3.2. Рассчитайте коэффициент усиления напряжения К_У усилителя по заданным значениям параметров компонентов схемы.

К_У = − (R₁ / R₂).

 

Рисунок 3.2

 

Включите схему. Измерьте амплитуды входного U_ВХ и выходного U_ВЫХ синусоидальных напряжений. Также измерьте постоянную составляющую выходного напряжения U_0ВЫХ и разность фаз между входным и выходным напряжениями. По результатам измерений вычислите коэффициент усиления по напряжению К_У усилителя. Результаты занесите в таблицу 3.3.

 

Таблица 3.3

КУ РАСЧ	UВХ,В	UВЫХ,В	U0ВЫХ,В	j	КУЭКСП
0,01	-292,3685	796,5396	1,0889	7,1875	40,526

 

 

 

3.4.4 к 3.2.4. Исследовать влияние параметров схемы на режим её работы.

В схеме, приведенной на рисунке 3.2, уменьшите значение сопротивления R₁ со 100 кОм до 10 кОм, амплитуду синусоидального напряжения генератора увеличьте до 100 мВ. Установите масштаб напряжения на входе А осциллографа 100 mV/div, а на канале В – 500 rnV/div. Включите схему. Повторите все операции пункта 3.4.3 при новых параметрах компонентов. Результаты занесите в таблицу 3.4

 

Таблица 3.4

КУ РАСЧ	UВХ,В	UВЫХ,В	U0ВЫХ,В	j	КУЭКСП
0,01	1,1568	1,9364	779,5849	16,6968	40,362

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

1. Из каких условий выводится выражение для коэффициента усиления схемы на рисунке 3.1?
2. Какова разность фаз между входным и выходным сигналами неинвертирующего усилителя на ОУ?
3. Чем определяется постоянная составляющая выходного напряжения схемы на рисунке 3.1.
4. С помощью какого прибора Electronics Workbench можно экспериментально измерить коэффициент усиления схемы на ОУ?

5. Как рассчитать коэффициент усиления схемы на рисунке 3.2?

6. Как измерить разность фаз между входным и выходным напряжением в схеме на рисунке 3.2?

7. Какие параметры схемы на рисунке 3.2 влияют на ее коэффициент усиления?

 

Рисунок 3.1

 

1.

 

 

2. рисунок

 

 

Рисунок 3.,2

 

1 схема

 

 

 

 

 

 

 

Ответы  на контрольные вопросы:

5. Из каких условий выводится выражение для коэффициента усиления схемы на рисунке 3.1?

Неинвертирующий усилитель в режиме усиления синусоидального напряжения.

6. Какова разность фаз между входным и выходным сигналами неинвертирующего усилителя на ОУ?

Небольшая разность в 1 МВ.

7. Чем определяется постоянная составляющая выходного напряжения схемы на рисунке 3.1.

50 ms\div

8. С помощью какого прибора Electronics Workbench можно экспериментально измерить коэффициент усиления схемы на ОУ?

Осцилоскоп.

5 Как рассчитать коэффициент  усиления схемы на рисунке 3.2?

Ку= - (R1\R2).

6 Как измерить разность  фаз между входным и выходным  напряжением в схеме на рисунке 3.2?

С выходного напряжения онять входное напряжение.

7. Какие параметры схемы  на рисунке 3.2 влияют на ее коэффициент усиления?

Напряжение  и сопротивление.