Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Электроника 2.1 / Лабы / Лабораторная работа 1

.docx
Скачиваний:
136
Добавлен:
29.09.2018
Размер:
362.97 Кб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики

ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙИ ПОСТОЯННОГО ТОКА,

ВЫПОЛНЕННЫХ НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Отчет по лабораторной работе №1.

Выполнил: Студент группы 5А6Б ___________ Кошкин Д.Р.

(подпись)

___________________

(дата)

Проверил: Доцент, к.т.н. ___________ Чернышев И. А.

(подпись)

___________________

(дата)

Томск 2018 г.

Цель работы :

Изучение принципа действия и экспериментальное исследование работы усилителей постоянного тока, выполненных на операционных усилителях. Программа работы:

1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте,

отключены от сети.

2. Соберите схему тестирования инвертирующего усилителя (Рисунок 1), резистор R3 подключен к неинвертирующему входу ОУ с целью уменьшения сдвига передаточной характеристики относительно начала координат.

Рисунок 1 - Схема тестирования инвертирующего усилителя

3. С помощью мультиметров измерьте входное Uвх и выходное Uвых напряжения, данные измерений занесите в таблицу.

4. Постройте график передаточной характеристики инвертирующего усилителя. Определите его коэффициент усиления.

5. Соберите схему тестирования неинвертрующего усилителя. (Рисунок 2)

Рисунок 2 - Схема тестирования неинвертрующего усилителя

6. Повторите пункты 3 и 4 для схемы 2.

7. Осуществите симуляцию эксперимента в программе Electronics Workbench.

Теоретический материал:

Усилителем называется электронное устройство, предназначенное для увеличения параметров входного сигнала.

Усилители постоянного тока предназначены для усиления сигналов, медленно изменяющихся во времени сигналов, частота первой гармоники которых близка к нулю.

Операционные усилители (ОУ) относятся к усилителям постоянного тока с большим коэффициентом усиления, имеющим дифференциальный вход (два входных вывода) и один выход. В настоящее время ОУ играют роль многофункциональных элементов при построении электронных устройств различного назначения.

Рисунок 3 – Условное графическое обозначение операционных усилителей

Один из входов операционного усилителя называется инвертирующим – Uвх.и, а второй неинвертирующим – Uвх.н.

При подаче сигнала на инвертирующий вход Uвх.и приращение выходного сигнала Uвых противоположно по знаку (фазе) с приращениями входного сигнала (инвертирующее включение ОУ). Если же сигнал подан на неинвертирующий вход Uвх.н , то приращение выходного сигнала Uвых совпадает по знаку (фазе) с входным сигналом (неинвертирующее включение). При подаче сигналов на оба входа (дифференциальное включение) приращение сигнала на выходе пропорционально разности входных сигналов.

Входным каскадом ОУ является дифференциальный усилительный каскад, выходным каскадом – эмиттерный повторитель, обеспечивающий требуемую нагрузочную способность ОУ.

Первый опыт:

Инвертирующий усилитель, выполненный на операционном усилителе.

По варианту данному нам мы имели следующие сопротивления:

Roc= 47 кОм и Rвх= 10 кОм. Собрали следующую электрическую схему и сняли показания вольтметров на входе и выходе, и занесли их в таблицу 1.

Рисунок 4 – Электрическая схема инвертирующего ОУ

Таблица 1

Uвх, В

Uвых, B

-10

13,38

-8

13,38

-6

13,38

-4

13,38

-3

13,38

-2

9,53

-1

4,6

0

0

1

-5,1

2

-9,33

3

-13,38

4

-13,38

6

-13,38

8

-13,38

10

-13,38

Рисунок 5 – Передаточная характеристика инвертирующего усилителя

Вывод по графику: Данный график является передаточной характеристикой инвертирующего усилителя, именно поэтому он находится во 2 и 4 четвертях графика, т.к. при приходе положительного входного сигнала выходной будет отрицательным и наоборот. График будет достигать насыщения на отметках +13,4 В и -13,4 В выходного напряжения, это связано с тем, что наш ОУ запитывается напряжением +15 В и -15 В, а значит на выходе сигнал будет на (1-2) В ниже чем напряжение питания.

Из графика реальный коэффициент усиления:

Полученный коэффициент примерно совпадает с заданным.

Второй опыт:

Неинвертирующий усилитель, выполненный на операционном усилителе.

По варианту данному нам мы имели следующие сопротивления:

Roc= 2,2 кОм и Rвх= 10 кОм. Собрали следующую электрическую схему и сняли показания вольтметров на входе и выходе, и занесли их в таблицу 2.

Рисунок 6 – Электрическая схема неинвертирующего усилителя

Uвх, В

Uвых, B

-10

-13,38

-8

-13,38

-6

-13,38

-4

-13,38

-2

-13,38

-1,5

-8,37

-1

-5,89

0

0

1

5,56

1,5

8,48

2

13,38

4

13,38

6

13,38

8

13,38

10

13,38

Рисунок 7 – Передаточная характеристика неинвертирующего усилителя

Вывод по графику: Данный график является передаточной характеристикой неинвертирующего усилителя, именно поэтому он находится в 1 и 3 четвертях графика, т.к. при приходе положительного входного сигнала выходной будет также положительным то же самое с отрицательными сигналами. График будет достигать насыщения на отметках +13,4 В и -13,4 В выходного напряжения, это связано с тем, что наш ОУ запитывается напряжением +15 В и -15 В, а значит на выходе сигнал будет на (1-2) В ниже чем напряжение питания.

Из графика реальный коэффициент усиления:

Полученный коэффициент совпадает с заданным.

Моделирование в Electronics Workbench:

Инвертирующий усилитель:

Рисунок 8 – Схема и осциллограмма инвертирующего усилителя в EWB

Расчет коэффициента усиления:

Полученный коэффициент совпадает с заданным.

Неинвертирующий усилитель

Рисунок 9 – Схема и осциллограмма неинвертирующего усилителя в EWB

Расчет коэффициента усиления:

Полученный коэффициент совпадает с заданным.

Вывод:

Выполнив данную лабораторную работу мы рассмотрели работу инвертирующего и неинвертирующего операционных усилителей, научились моделировать их в программной среде EWB, а также разобрались с передаточными характеристиками соответствующих усилителей.

График передаточной характеристикой инвертирующего усилителя находится во 2 и 4 четвертях графика, т.к. при приходе положительного входного сигнала выходной будет отрицательным и наоборот.

График передаточной характеристикой неинвертирующего усилителя находится в 1 и 3 четвертях графика, т.к. при приходе положительного входного сигнала выходной будет также положительным, то же самое с отрицательными сигналами.

Графики будут достигать насыщения на отметках +13,4 В и -13,4 В выходного напряжения, это связано с тем, что наш ОУ запитывается напряжением +15 В и -15 В, а значит на выходе сигнал будет на (1-2) В ниже чем напряжение питания.

Соседние файлы в папке Лабы