САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

ИМ. ПРОФ. М.А.БОНЧ-БРУЕВИЧА

Факультет фундаментальной подготовки

Кафедра электроники и схемотехники

Отчёт

к лабораторной работе № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ИНТЕГРАЛЬНОМ ОУ

В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ

Бригада		Группа
			(номер группы)
		Номер зачётной книжки

1. Цель работы

Изучить свойства каскада с ОЭ и обратной связью (ОС) в режиме малого сигнала. Выполнить анализ в частотной и временной областях. Исследовать влияние сопротивления источника сигнала, нагрузки и элементов схемы. Изучить изменение свойств каскада ОЭ при введении отрицательной обратной связи.

2. Задании к работе

Тип ОУ	Частота единичного усиления, МГц	Коэффициент усиления ОУ, дБ	Скорость нарастания, В/мкс	Максимальный выходной ток, мА
ОРА603	160	86	1000	150

Таблица 5			Таблица 6
R, кОм	1.3		R, кОм	10
С, пФ	220		С, нФ	22

3. Ход работы

1. Построение макромодели ОУ с частотной коррекцией

2. Исследование свойств каскада на ОУ в частотной и временной областях

1. Схемы на ОУ с частотно-независимой ОС

1. Характеристики в частотной области

Задание 2-4 (инвертирующий усилитель)

Без ОС

К = 19942.56 (85.99 дБ)

f1 = 3 МГц fгр = 149.8 МГц

С ОС

АЧХ для двух сопротивлений R2 в сравнении с АЧХ ОУ без ОС

Входное сопротивление для двух R2

Для обоих сопротивлений R2 на низких частотах, Rвх = 1 кОм

Задание 5 (инвертирующий усилитель с высоким входным сопротивлением)

При R3 = 20 кОм Rвх = 19.79 кОм

При R3 = 200 кОм Rвх = 199.79 кОм

Не инвертирующий усилитель на ОУ

Задание 6

Сравнение АЧХ усилителя в режиме ОП и усилителя без ОС

2. Характеристики во временной области

Первый график: входное напряжение.

Второй график: усилитель с ОС при двух значениях входного сопротивления.

Третий график: усилитель в режиме ОП.

2. Схемы на ОУ с частотно-зависимой ОС

1. Характеристики в частотной области

Интегратор

Дифференциатор

Определение коэффициента петлевого усиления

2. Характеристики во временной области

Интегратор

При частоте f = 1 кГц

Дифференциатор

4. Контрольные вопросы

1. Какой вид имеют АЧХ и ФЧХ ОУ?

Усилитель имеет вид горизонтальной прямой с ординатой KМ и линейный (для идеального) срезом на частоте полюса (среза), пересекающей ось частот на чистоте единичного усиления. Фазо-частотная характеристика аппроксимируется тремя отрезками прямых, причем наклон прямой составляет - 45/дек, а сопряжение асимптот происходит на частотах 0,1 fгр и 10 fгр при максимальной погрешности аппроксимации 5,7. На частоте fгр ,отставание фазы выходного сигнала по отношению ко входному составляет 45. На частоте fт усиление усилителя уменьшается до 0 дБ или единицы, а фазовый сдвиг достигает -90.

2. Чем отличается АЧХ и ПХ ОУ от усилителя переменного тока?

В операционных усилителях (ОУ), переходная характеристика (ПХ) в области больших времен совпадает с идеальной ПХ и, следовательно, спада (подъема) вершины импульса нет.

3. С какой целью в усилительных устройствах применяется ОС?

ОС используют для стабилизации работы усилителя при изменении параметров радиоэлементов, при воздействии температуры, вибраций и т.п. Ее также применяют для увеличения или уменьшения входных и выходных сопротивлений усилителей.

4. Как влияет на форму АЧХ ОС?

АЧХ усилителей с ОС становится более равномерной, чем у усилителей без ОС, за счёт большей стабильности коэффициента усиления.

5. Какие элементы схем усилителей определяют глубину ОС?

Элементами обратной связи

6. В чем причина самовозбуждения усилителей?

Причины самовозбуждения — паразитные связи между различными участками и цепями усилителя. На низких частотах их источником может быть общий источник питания (из-за пониженной емкости конденсаторов фильтров развязок). На высоких частотах самовозбуждение возникает даже при незначительной связи между двумя — тремя цепями. Паразитные связи бывают положительные — напряжение ОС совпадает по фазе с усиливаемым сигналом, что способствует повышению усиления, и отрицательные — фаза их напряжения не совпадает с фазой полезного сигнала, что приводит к снижению усиления, но это не значит, что они безвредны. Дело в том, что положительные а отрицательные ОС на одних частотах не проявляют себя, а на других усиливаются, создавая неравномерность усиления по частотному диапазону, т. е. частотная характеристика усилителя становится неравномерной. Кроме того, знак ОС может изменяться — это тоже результат их зависимости от частоты. Поэтому в процессе налаживания усилителя необходимо выявлять и устранять как положительные, так и отрицательные ОС.

7. Как выглядят схемы инвертирующего и неинвертирующего устройства на ОУ?

а) Неинвертирующее устройство

б) Инвертирующее устройство

8. Как влияет ОС на входное и выходное сопротивление ОУ?

1)Последовательная ОС по напряжению уменьшает выходное сопротивление ОУ.

2) Последовательная ОС по току увеличивает выходное сопротивление ОУ.

3) Параллельная ОС по напряжению уменьшает входное сопротивление ОУ.

4) Параллельная ОС по току увеличивает входное сопротивление ОУ.

9. Как выглядят схемы интегрирующего и дифференцирующего каскада на ОУ?

10. Какой вид имеют АЧХ интегрирующего и дифференцирующего усилителя?

Санкт-Петербург