Линейное включение операционных усилителей

Линейное включение операционных усилителей.

 

1. Ивертирующий ОУ.

 

1. Откройте файл OU_inv.ewb.

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

 

 

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:

Таблица №1

 

Параметр	Идеальный ОУ	Реальный ОУ
Коэффициент усиления (Ku)
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)

 

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

 

1.4  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 Ку расчет  и Ку эксп 

 

5. 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 ?

 

 

6. Изменяя Uвх  от 0 до Uвх max, где Uвх max = Uвых max / Ку (выбрать 9 значений ) в соответствии с вариантом (см. Табл.№2) постройте зависимость Uвых=f(Uвх),  одновременно наблюдая по осциллографу за напряжением U-

Замечание: при эксперименте с реальными микросхемами ОУ прибор может выйти из строя, если будет превышено максимально допустимое входное напряжение. Это паспортный параметр микросхемы ОУ, который в пакете EWB не учитывается.

         Запишите:

- При каком значении Uвх начинается искажение формы выходного сигнала ?

- Искажается ли при этом форма  напряжения U- ?

- В каком случае напряжением U- можно пренебречь ?

 

 

7. Замените  “идеальный”  ОУ  на ОУ из таблицы в соответствии с номером варианта. Запишите параметры этого ОУ в оставшийся пустым столбец таблицы №1.

 

8. Подайте на вход схемы синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ, f=1 кГц.

 

• зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжений
• 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

 

 

2. Неинвертирующий ОУ

 

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 Ку расчет и

       Ку эксп. 

 

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

 

 

9. Изменяя Uвх  от 0 до Uвх max, где Uвх max = Uвых max / Ку (выбрать 9 значений ) в соответствии с вариантом (см. Табл.№2) постройте зависимость Uвых=f(Uвх),  одновременно наблюдая по осциллографу за напряжением U-

 

        При каком значении Uвх начинается искажение формы выходного сигнала ?     

 

        Искажается ли при этом форма  напряжения U-? 

        Зарисуйте осциллограммы искаженного  выходного сигнала, входного сигнала  и  напряжения U-

 

4. Постройте зависимость выходного напряжения от частоты Uвых=F(f). Uвх=5 мВ,

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

 

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 Uвых=F(f). Uвх=5 мВ,.

F=1 кГц…..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. Дифференциальный усилитель на ОУ.

 

1. Откройте файл u2-u1_ou.ewb.

       Измените R1, R2, R3, R4  и параметры источников сигналов U1 и U2 на указанные:

R1=10 кОм    R2=20 кОм    R3=40 кОм    R4=8,2 кОм       U1= 2 мВ  U2=1 мВ

Тип ОУ в таблице 2.

 

 

2. Зарисуйте осциллограммы U1, U2, Uвых.

 

3. Рассчитайте выходное напряжение двухвходового «вычитателя» Uвых

 

4. Сравните полученные данные с результатами моделирования.

 

 

4. Преобразователь напряжение-ток.

 

1. Откройте файл U-I.ewb.

-      Подайте на вход  схемы с функционального генератора однополярный пилообразный             сигнал:  частота 1 Гц; скважность 50%; амплитуда 10 В (amplitude=10v, Offset=0)

- Подключите канал А осциллографа к входному сигналу, а канал В – к Rизм=100 Ом ;

• Установите на осциллографе развертку 1сек/дел;
• Установите чувствительность канала А - 10 В/дел;
• Установите чувствительность канала В - 100 мВ/дел. Поскольку сигнал канала В подключен параллельно измерительному сопротивлению 100 Ом, то 1 деление канала В соответствует току  1 мА в Rизм  (следовательно и в Rн).

 

2. Изменяя сопротивление нагрузки Rн в соответствии с номером варианта (табл. 2), определите для каждого значения Rн точку  среза графика Iн(t). По полученным значениям постройте характеристики  Iн=f(Uвх) для разных значений Rн на одном графике.
3. Рассчитайте значение измеряемого тока при значениях Uвх = 10v, Rн = среднее значение из таблицы 2

Сравните полученный результат с экспериментом.

Какими параметрами схемы определяется ограничение характеристики Iн=f(Uвх).

 

Таблица 2

 

Номер пункта	№ варианта		1	2	3	4	5	6
	Тип ОУ		K155УД2	K155УД6	K155УД8	K155УД10	K155УД11	K155УД12
1 , 2	R1, кОм		1.2	1.1	1.8	1	1.5	1.2
	R2, кОм		12	22	3.6	3	7.5	36
	R3, кОм		1	1	1.2	1	1.3	1
4	Rload, кОм	1	2.7	4.3	2.2	5.1	6.2	3
		2	5.6	6.2	3.9	7.5	8.2	5.1
		3	7.5	8.2	6.2	9.1	10	7.5