Электроника / лабы pdf / лаб6
.pdf
Лабораторная работа №6
ИНВЕРТИРУЮЩЕЕ И НЕИНВЕРТИРУЮЩЕЕ ВКЛЮЧЕНИЕ
ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ
Цель лабораторной работы:
1.Измерение коэффициента усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителя на ОУ.
2.Определение разности фаз между выходным и входным синусоидальным напряжением ОУ.
3.Исследование влияния коэффициента усиления усилителя на постоянную составляющую выходного напряжения.
Приборы и элементы:
№ |
Название |
Изображение |
1 |
|
XFG1 |
Функциональный генератор |
|
|
|
|
|
|
XSC1 |
2 |
Осциллограф |
G |
|
T |
|
|
A |
|
|
B |
3 |
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|||||||||
Резисторы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
100ohm |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
U1 |
|||||
|
3 |
|
|
|
|
1 |
5 |
|
|
|||||||||
|
VS+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
BAL1 |
|
|
|
6 |
|
|||||||
4 Операционный усилитель LM741 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
BAL2 |
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VS- |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
LM741CH |
|||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Заземление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Методические указания
Коэффициент усиления схемы неинвертирующего усилителя на ОУ (рис. 1)
вычисляется по формуле:
K у = 1 + |
R1 |
(1) |
|
R 2 |
|||
|
|
|
XSC1 |
|
G |
A |
T |
B |
XFG1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
3 |
VS+ |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
BAL1 |
6 |
|
|
2 |
BAL2 |
|
|
|
|
||
VS- |
LM741CH |
|
|
|
R3 |
||
4 |
|
||
R1 |
10kohm |
||
|
200kohm
R2
1kohm
Рисунок 1 Схема для исследования неинвертирующего включения ОУ.
Коэффициент усиления схемы инвертирующего усилителя на ОУ (рис.2)
вычисляется по формуле:
K у |
= − |
R |
ос |
(2) |
|
R1 |
|||||
|
|
|
|||
|
XSC1 |
|
G |
A |
T |
B |
XFG1
|
|
7 |
U1 |
|
|
|
1 |
|
|
R2 |
|
|
|
|
3 |
VS+ |
5 |
|
|
|
|
|
||
1kohm |
|
BAL1 |
6 |
|
2 |
|
BAL2 |
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
VS- |
LM741CH |
|
|
|
|
R3 |
|
|
|
4 |
|
|
1kohm |
|
|
100kohm |
|
|
|
|
||
|
|
|
Roc |
|
|
|
100kohm |
|
|
Рисунок 2 Схема для исследования инвертирующего включения ОУ.
Постоянная составляющая выходного напряжения Uовых усилителя зависит от
коэффициента усиления Ку схемы и напряжения смещения Ucм и вычисляется по
формуле
U 0вых = U см K у |
(3) |
2.Порядок проведения экспериментов
2.1Эксперимент 1. Работа неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.
а) Соберите схему (рис.1), установите на генераторе напряжение 5мВ 1кГц и включите нажатием кнопки Run. Измерьте амплитуды входного Uвх и выходного Uвых синусоидальных напряжений. Также измерьте разность фаз между входным и выходным напряжениями. По результатам измерений вычислите коэффициент усиления по напряжению Ку усилителя. Рассчитайте коэффициент усиления напряжения Ку усилителя так же по заданным значениям параметров компонентов схемы. Вычислите напряжение смещения Ucм, а так же постоянную составляющую Uовых. Результаты занесите в раздел
"Результаты экспериментов".
б) В схеме, приведенной на рис. 1 уменьшите значение сопротивления R1 с 100кОм до 10кОм, амплитуду синусоидального напряжения генератора увеличьте до 100 мВ.
Установите масштаб напряжения на входе А осциллографа 100мВ/дел, а на канале В - 500мВ/дел. Включите схему. Повторите все операции эксперимента 1 при новых параметрах компонентов. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов".
2.2 Эксперимент 2. Работа инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.
а) Соберите схему (рис.2) и проделайте измерения и расчеты, описанные в п.п. 2.1.
Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов".
б) Установите значение сопротивления R1 равным 10 кОм, амплитуду синусоидального напряжения генератора - 100 мВ. Установите масштаб напряжения на
входе А осциллографа 100мВ/дел, а на канале В - 500мВ/дел. Включите схему. Для новых параметров схемы повторите все измерения и вычисления эксперимента 4. Результаты занесите в раздел "Результаты экспериментов".
3. Результаты экспериментов
Эксперимент 1. Работа неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения.
а)
№ |
Название |
Расчет по параметрам |
Расчет по результатам |
|
|
схемы |
измерений |
|
|
|
|
1 |
Коэффициент усиления Ку |
|
|
|
|
|
|
№ |
Название |
|
Измерение |
|
|
|
|
2 |
Амплитуда входного напряжения Uвх |
|
|
|
|
|
|
3 |
Амплитуда выходного напряжения Uвых |
|
|
|
|
|
|
4 |
Разность фаз между входным и выходным |
|
|
|
напряжением |
|
|
|
|
|
|
5 |
Напряжение смещения Uсм |
|
|
|
|
|
|
6 |
Постоянная составляющая выходного напряжения |
|
|
|
Uовых |
|
|
|
|
|
|
б). |
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Название |
Расчет по параметрам |
Расчет по результатам |
|
|
схемы |
измерений |
|
|
|
|
1 |
Коэффициент усиления Ку |
|
|
|
|
|
|
Эксперимент 2. Работа инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального
напряжения.
а)
№ |
Название |
Расчет по параметрам |
Расчет по результатам |
|
|
|
|
схемы измерений
1 Коэффициент усиления Ку
№ |
Название |
|
Измерение |
|
|
|
|
2 |
Амплитуда входного напряжения Uвх |
|
|
|
|
|
|
3 |
Амплитуда выходного напряжения Uвых |
|
|
|
|
|
|
4 |
Разность фаз между входным и выходным |
|
|
|
напряжением |
|
|
|
|
|
|
5 |
Напряжение смещения Uсм |
|
|
|
|
|
|
6 |
Постоянная составляющая выходного напряжения |
|
|
|
Uовых |
|
|
|
|
|
|
б). |
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Название |
Расчет по параметрам |
Расчет по результатам |
|
|
схемы |
измерений |
|
|
|
|
1 |
Коэффициент усиления Ку |
|
|
|
|
|
|
4.Контрольные вопросы
1.Что такое операционный усилитель?
2.Как определяется коэффициент усиления схемы на рис.1?
3.Как определяется коэффициент усиления схемы на рис.2?
4.Какова разность фаз между входным и выходным сигналами неинвертирующего усилителя на ОУ?
5.Какова разность фаз между входным и выходным сигналами инвертирующего усилителя на ОУ?
6.Как влияют параметры схемы на режим ее работы?
7.Чем определяется постоянная составляющая выходного напряжения?