3

Лабораторная работа 1

Тема: Основные схемы включения операционных усилителей

Цель: изучить основные схемы включения операционных усилителей, освоить средства моделирования ОУ в пакете Electronic Workbench, сравнить идеальную и реальные модели ОУ.

Ход работы

1) Неинвертирующий усилитель

Рисунок 1. Неинвертирующий усилитель

1.1. Собрать схему неинвертирующего усилителя с идеальным ОУ. На вход подать синусоидальный сигнал с "Генератора сигнала", на выходе установить "Осциллограф" и "Измеритель АЧХ и ФЧХ".

Амплитуду выходного сигнала "генератора" установить на уровне [l÷З] В.

При подключении "осциллографа"использовать оба канала, на канал А подключить входной сигнал усилителя, на канал В - выходной.

Получить осциллограммы для различных значений коэффициента усиления ОУ. Из­мерения провести для К_у = [1 2 5 10]. Соответствующие параметры резисторов в цепи ООС рассчитать самостоятельно.

Полученные осциллограммы и АЧХ/ФЧХ проанализировать и сделать выводы о пара­метрах идеальной модели ОУ. Все полученные графики сохранить на диск либо перенести на бумагу от руки.

1.2. Заменить идеальный ОУ на реальный К140УД7 (импортный аналог LM741). Повто­рить эксперименты с различными коэффициентами усиления, снять осциллограммы и АЧХ/ФЧХ. Сделать выводы на основе анализа полученных графиков. Все полученные графики сохранить на диск либо перенести на бумагу от руки.

1.3. Установите амплитуду генератора на уровне 10В и повторите эксперименты с ука­занными коэффициентами усиления. Дайте пояснения к полученным осциллограммам.

2) Инвертирующий усилитель

Рисунок 2. Инвертирующий усилтель

1. Собрать схему инвертирующего усилителя с идеальным ОУ. Проделать с ней те же эксперименты, что и для неинвертирующего усилителя в п. 1.1.

2. Заменить идеальный ОУ на реальный К140УД7 (импортный аналог LM741). Про­вести эксперименты аналогичные п. 1.2.

Содержание отчета

1. Схемы неинвертирующего и инвертирующего усилителей на ОУ.

2. Расчеты цепей ООС для различных коэффициентов усиления.

3. Осциллограммы и графики АЧХ/ФЧХ с их анализом.

Лабораторная работа №2

Тема: Реализация полиномиальных функций на операционных усилителях

Цель: изучить суммирующую и дифференциальную схемы включения операционных усилителей.

Ход работы

1) Суммирующий усилитель

1.1) Собрать схему суммирующего усилителя с идеальным ОУ. Реализовать следующий полином:

y₁ = -(k₁u₁ + k₂u₂ + k₃u₃),

где k₁,u₁,k₂,u₂, k₃, u₃ имеют следующие значения (N - последняя цифра номера зачетной книжки):

N	k1	u1	k2	u2	k3	u3
0	5	0.75	2	0.8	0.55	6
1	1	0.5	2	0.25	0.2	12
2	2	0.5	3	0.125	0.1	12
3	3	0.5	1.25	2.5	0.3	12
4	4	0.5	2.5	2	0.4	12
5	5	0.3	3	0.2	0.15	6
6	3	0.5	4	0.4	0.35	6
7	7	0.4	3	0.2	0.5	6
8	3	0.5	4	0.7	0.8	6
9	7	0.3	6	0.3	0.35	7

Соответствующие параметры резисторов в цепи ОС рассчитать самостоятельно. Рас­четы привести в отчете полностью.

Измерение напряжений лучше производить с помощью вольтметров, которые находят­ся на панели индикаторов.

Сигналы u_i подавать постоянным напряжением.

2) Дифференциальный усилитель

2.1)Исследование синфазного сигнала

2.1.1)На постоянном токе.

Собрать схему дифференциального усилителя с коэффициентом усиления K_y = 1. На ин­вертирующий вход подать сигнал уровнем 6В, на неинвертирующий - 5В. Записать полу­ченный результат и дать ему объяснение.

Поменять напряжения на входах между собой: инвертирующий - 5В, неинвертирующий -6В. Полученному результату также дать пояснения.

Заменить модель идеального ОУ на реальный К140УД7(импортный аналог LM741). Проверить, что изменилось и дать пояснения к результатам.

2.1.2) На переменном токе

В схеме с моделью идеального ОУ замкнуть выходы и подать на них сигнал с “Гене­ратора сигналов” с частотой 50кГц, амплитуда - 2В, сигнал гармонический. С помощью осциллографа сравнить входной и выходной сигналы.

Заменить модель идеального ОУ на реальный К140УД7 (импортный аналог LM741). Проверить, что изменилось и дать пояснения к результатам.

Изменить номинал резистора в цепи обратной связи на +-5%. Дать пояснения случив­шимся изменениям.

Именить номиналы всех резисторов в схеме на случайную величину с отклонением не более 5% от рассчитанного значения. Пронаблюдать выходной сигнал и дать ему поясне­ния по его виду.

2.2) Собрать схему дифференциального и суммирующих усилителей с идеальным ОУ. Реализовать следующий полином:

y₂ = k₄u₁ +k₅u₂ +k₆u₃ -k₇y₁,

где k₄, k₅, k₆, k₇ имеют следующие значения:

N	k4	k5	k6	k7
0	5	2.2	0.4	0.3
1	5	2.2	0.2	0.5
2	4	1.5	0.1	0.6
3	3	1.5	0.3	0.45
4	2	2.5	0.4	0.35
5	1	4	0.15	0.25
6	2	2.7	0.3	2
7	7	2.6	0.9	0.1
8	9	2.5	0.2	1.5
9	2	2.3	0.5	0.7

Соответствующие параметры резисторов в цепи ОС рассчитать самостоятельно. Рас­четы привести в отчете полностью.

Результаты вычисления на ОУ сравнить с результатами вычислений вручную.

Содержание отчета:

1. Схемы, построенные в ходе работы.

2. Расчеты цепей для суммирующего и дифференциального усилителей .

Результаты моделирования по каждому пункту.