МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра МВЭ
отчет
по лабораторной работе №3
по дисциплине «Функциональные узлы и устройства микроэлектроники»
ТЕМА: Исследование циркулятора на операционных усилителях
Студент гр. 9201 |
|
Рауан М. |
Преподаватель |
|
Тупицын А.Д. |
Санкт-Петербург
2022
Цель работы: ознакомление с принципом работы и областями применения циркулятора на интегральных операционных усилителях, исследование его параметров и характеристик.
Основные теоретические сведения:
Рисунок 1 - Электрическая принципиальная схема циркулятора
Электрическая принципиальная схема циркулятора приведена на рис. 1. Он построен на операционных усилителях К140УД9 (DA1 – DA3) с корректи-рующими конденсаторами для обеспечения устойчивой работы в заданном частотном диапазоне. В схеме используются одинаковые (за исключением переключаемых) сопротивления 1 кОм. Переключаемые с помощью K1 и K2 сопротивления используются для исследования влияния разброса их значений на параметры циркулятора.
Исследуемый циркулятор расположен в металлическом корпусе, на лицевой панели которого располагаются переключатели K1 и K2. Также на панели расположены входные клеммы звеньев циркулятора. Генератор звуковых частот G подключается к первому входу циркулятора. Напряжения U1, U2 и U3 последовательно измеряются вольтметром. Для развязки операционных усилителей используются блокировочные конденсаторы, подключѐнные к выводу 1 и 7.
Экспериментальные результаты:
Таблица 1 - Амплитудные характеристики для частоты 1кГц
U1, В |
0,02 |
1,02 |
2,06 |
3,03 |
3,52 |
4 |
4,57 |
5,1 |
U2, В |
0,026 |
1,074 |
1,98 |
3,083 |
3,616 |
4,14 |
4,55 |
4,97 |
U3, В |
0,026 |
0,027 |
0,031 |
0,043 |
0,047 |
0,052 |
0,057 |
0,061 |
Lперех, дБ |
-2,278 |
-0,448 |
0,34 |
-0,1506 |
-0,233 |
-0,298 |
0,0381 |
0,061 |
Lнапр, дБ |
0 |
31,2 |
36,106 |
37,11 |
37,72 |
38,02 |
38,042 |
38,22 |
U1, В |
5,6 |
6,7 |
7,1 |
|
|
|
|
|
U2, В |
5,15 |
5,27 |
5,26 |
|
|
|
|
|
U3, В |
0,065 |
0,065 |
0,064 |
|
|
|
|
|
Lперех, дБ |
0,727 |
2,085 |
2,605 |
|
|
|
|
|
Lнапр, дБ |
37,978 |
38,177 |
38,3 |
|
|
|
|
|
Таблица 2 - Амплитудные характеристики для частоты 10кГц
U1, В |
0,01 |
0,72 |
1,38 |
2,14 |
2,82 |
3,51 |
4,3 |
4,6 |
U2, В |
0,035 |
0,71 |
1,3 |
2,08 |
2,754 |
3,604 |
4,31 |
4,28 |
U3, В |
0,03 |
0,029 |
0,031 |
0,033 |
0,036 |
0,037 |
0,043 |
0,044 |
Lперех, дБ |
-10,881 |
0,121 |
0,518 |
0,247 |
0,2057 |
-0,2295 |
-0,0201 |
0,626 |
Lнапр, дБ |
1,338 |
27,777 |
32,451 |
35,99 |
37,673 |
39,7716 |
40,0201 |
39,76 |
U1, В |
4,62 |
4,83 |
5,08 |
5,41 |
5,82 |
6,22 |
7,02 |
|
U2, В |
3,275 |
3,29 |
3,313 |
3,344 |
3,384 |
3,421 |
3,6 |
|
U3, В |
0,037 |
0,034 |
0,034 |
0,034 |
0,034 |
0,034 |
0,035 |
|
Lперех, дБ |
2,988 |
3,335 |
3,712 |
4,1786 |
4,701 |
5,192 |
5,80062 |
|
Lнапр, дБ |
38,94 |
39,714 |
39,774 |
39,855 |
39,959 |
40,0534 |
40,244 |
|
Таблица 3 - Амплитудные характеристики для частоты 100кГц
U1, В |
0,02 |
0,18 |
0,37 |
0,5 |
0,6 |
1 |
2 |
3,1 |
U2, В |
0,03 |
0,03 |
0,25 |
0,265 |
0,268 |
0,274 |
0,282 |
0,285 |
U3, В |
0,026 |
0,026 |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
0,028 |
0,029 |
0,029 |
Lперех, дБ |
-3,521 |
15,563 |
3,405 |
5,5144 |
7,000 |
11,244 |
17,015 |
20,7303 |
Lнапр, дБ |
1,2429 |
1,242 |
20 |
20,50 |
20,603 |
19,811 |
19,757 |
19,848 |
U1, В |
5,06 |
7,3 |
|
|
|
|
|
|
U2, В |
0,294 |
0,31 |
|
|
|
|
|
|
U3, В |
0,029 |
0,029 |
|
|
|
|
|
|
Lперех, дБ |
24,716 |
27,439 |
|
|
|
|
|
|
Lнапр, дБ |
20,1189 |
20,57 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 - Частотные характеристики для линейного режима (Uвх = 2,82B)
f, кГц |
0,1 |
1 |
10 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
U2, В |
2,883 |
2,887 |
2,794 |
2,842 |
1,542 |
0,803 |
0,477 |
0,269 |
U3, В |
0,043 |
0,043 |
0,032 |
0,032 |
0,026 |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
Lперех, дБ |
-0,2537 |
-0,26577 |
0,0186 |
-0,1293 |
5,18147 |
10,848 |
15,372 |
20,34 |
Lнапр, дБ |
36,527 |
36,539 |
38,82 |
38,9 |
35,462 |
30,13 |
25,611 |
20,63 |
f, кГц |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
|
|
|
U2, В |
0,032 |
0,028 |
0,027 |
0,027 |
|
|
|
|
U3, В |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
|
|
|
|
Lперех, дБ |
38,840 |
40 |
40,3158 |
40,31588 |
|
|
|
|
Lнапр, дБ |
2,1442 |
0,98436 |
0,6684 |
0,6684 |
|
|
|
|
Таблица 5 - Частотные характеристики для нелинейного режима (U1 = 5,1B)
f, кГц |
0,1 |
1 |
10 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
U2, В |
5,18 |
5,14 |
3,404 |
2,62 |
1,61 |
0,837 |
0,497 |
0,275 |
U3, В |
0,064 |
0,062 |
0,037 |
0,031 |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
Lперех, дБ |
-0,1351 |
-0,0678 |
3,5116 |
5,7853 |
10,014 |
15,6968 |
20,2242 |
25,364 |
Lнапр, дБ |
38,163 |
38,3714 |
39,275 |
38,5387 |
36,177 |
30,49570 |
25,96 |
20,827 |
f, кГц |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
|
|
|
U2, В |
0,029 |
0,029 |
0,032 |
0,043 |
|
|
|
|
U3, В |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
|
|
|
|
Lперех, дБ |
44,9034 |
44,903 |
44,048 |
41,482 |
|
|
|
|
Lнапр, дБ |
1,2891 |
1,2891 |
2,14419 |
4,710 |
|
|
|
|
Таблица 6 - Амплитудные характеристики для частоты 1000 Гц при Rк1= 680 Ом
U1, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
U2, В |
0 |
0.995 |
2 |
2.998 |
3.996 |
4.998 |
5.997 |
U3, В |
0 |
0.001062 |
0.001058 |
0.001132 |
0.001509 |
0.001886 |
0.002264 |
Lперех, дБ |
- |
0.043538 |
0 |
0.005793 |
0.00869 |
0.003475 |
0.004344 |
Lнапр, дБ |
- |
59.43397 |
65.53089 |
68.4597 |
68.45872 |
68.46509 |
68.46115 |
Для расчёта использовались следующие формулы:
