5 Задание на работу в лаборатории

5.1 Определить параметры ОУ без ООС. Схема исследования изображена на рис. 2. Здесь выше приведенный ОУ (рис.1) заменен условно графическим отображением DA, R_i – измерительные резисторы, используются для определения параметров, R₁₁ – сопротивление нагрузки, вольтметры: PV1 – постоянного тока, PV2 – переменного тока. Для исследования из папки ″Исслед ОУ с ООС″ извлечь файл ″Рис. 2″ .

Рис. 2. Схема измерения параметров ОУ

5.2 В соответствии с вариантом, заданного преподавателем, установить тип БТ дифференциального каскада VT1 и VT2 и эмиттерного повторителя VT8 из таблицы П.1 приложения, приведенного в конце указаний к выполнению лабораторной работы.

5.3 Определить основные параметры усилителя и занести их в таблицу 1.

Для этого:

5.3.1 Установить значения измерительных сопротивлений R_i1=R_i2=10 Ом

5.3.2 Сбалансировать ОУ при отсутствии сигнала переменного тока на входе 1 (U_In1=U_G1=0). На неинвертирующий вход In2 подать напряжение смещения U_СМ=U_G2 и подбором величины этого напряжения добиться показания вольтметра постоянного тока pV1 близкого к нулю (U_ВЫХ ≤ ± 0,1 В).

5.3.3 Измерить коэффициент усиления по напряжению на переменном токе. Установить частоту генератора G1 f = 100 Гц, напряжение входного сигнала U_G1=0,1 мВ. Записать значение выходного напряжения U_Out, измеренное вольтметром переменного тока pV2 в таблицу 1. Рассчитать К_U.

Примечание: все измерения, кроме исследования амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), проводить на частоте 100 Гц. При измерении коэффициентов усиления и других параметров напряжение выходного сигнала U_ВЫХ не должно превышать 1 В.

5.3.4 Измерить входное сопротивление. Для этого произвести два замера выходного переменного напряжения U_Out вольтметром переменного тока pV2:

а) U_Out1 при сопротивлениях R_i1= R_i2 = 10 Ом;

б) U_Out2 при сопротивлениях R_i1 и R_i2 равных 10 кОм.

Результаты измерений записать в таблицу 1.

Таблица 1. Параметры ОУ

Определение КU		Определение RВХ		Определение RВЫХ
UG1, мВ	0,1	UOut1, мВ		UOut1, мВ
UOut1, мВ		UOut2, мВ		UOut2, мВ
КU		RВХ, кОм		RВЫХ, Ом
fПР, МГц		f1, МГц

Входное сопротивление ОУ определяется по формуле:

R_ВХ = (R_i1 + R_i2) ∙ U_Out2/ (U_Out1 - U_Out2), (кОм), (1)

где R_i1 и R_i2 равны 10 кОм.

Восстановить значение сопротивлений резисторов R_i1 и R_i2 до 10 Ом.

5.3.5 Измерить выходное сопротивление:

при входном напряжении U_G1 =0,1 мВ произвести два замера переменного напряжения на выходе ОУ:

а) U_Out1 при номинале нагрузочного сопротивления R₁₁ = 1 Мом.

б) U_Out2 при значении нагрузочного сопротивления R₁₁=1 кОм. Результаты измерений записать в таблицу 1.

Выходное сопротивление ОУ вычисляется по формуле

R_ВЫХ = R₁₁ ∙ (U_Out1- U_Out2) / U_Out2, ( кОм) (2)

где R₁₁ = 1 кОм.

Восстановить значение резистора R₁₁ = 1 МОм.

5.3.6 Снять амплитудно-частотную характеристику ОУ K_U=F(f).

Характеристику получают методом экспресс анализа: в опции Analysis выбрать AC Frequence… В окне установить следующие значения:

Start frequency 100 Гц - начальная частота АЧХ;

End frequency 100 МГц - конечная частота АЧХ;

Sweep type Decade - шкала по оси частот;

Number of points 50 - число точек, в которых производится измерения;

Vertical scale log - логарифмическая шкала амплитуды;

Nodes in circuit 11 - вход 1;

Nodes for analysis 19 - точка выхода усилителя.

Анализ начинается с команды Simulate.

Пример характеристики приведен на рис. П.2

При помощи курсора определить U_ВЫХ на частотах, указанных в таблице 2, заполнить её. Определить предельную частоту f_ПР и частоту единичного усиления f₁.

Таблица 2. АЧХ.

f, кГц	0,1	0,3	1	3	…
UВЫХ, В
UВЫХ/UВЫХ 0
fПР = МГц		f1 = МГц

U_{ВЫХ 0} – выходное напряжение на частоте 100 Гц.

Закрыть схему ″Рис. 2.″

Запрещается сохранять изменения в схеме.

5.4 Исследовать усилитель с параллельной ООС по напряжению (рис. 3). Для этого из папки ″Исслед. ОУ с ООС″ открыть файл ″Рис. 3″ . Установить R_i1= R_i2 =1 Ом, R₁₁=1 МОм. Исследование усилителя проводится для двух случаев. В качестве R_ОС1 и R_ОС2 используются номиналы резисторов из таблицы П.1.

Рис. 3. Схема исследования усилителя с параллельной ООС.

5.4.1 Сбалансировать ОУ (см. 5.3.2)

5.4.2 Измерить коэффициенты усиления по напряжению для двух заданных номиналов резисторов R_ОС1 в цепи обратной связи. Напряжение генератора G1 подбирается таким образом, чтобы U_ВЫХ находилось в пределах 0,5-1,0 В. Результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3. Усилитель с параллельной ООС по напряжению

	RОС1(А),кОм		RОС1(В), кОм		RОС2, кОм
	Определение КU		Определение RВХ		Определение RВЫХ
А	UG1, мВ		UOut1, мВ		UOut1, мВ
	UOut1, мВ		UOut2, мВ		UOut2, мВ
	КU ИЗМЕР		RВХ, кОм		RВЫХ, Ом
	КU РАСЧ		fПР, МГц		f1, МГц
В	UG1, мВ		UOut1, мВ		UOut1, мВ
	UOut1, мВ		UOut2, мВ		UOut2, мВ
	КU ИЗМЕР		RВХ, кОм		RВЫХ, Ом
	КU РАСЧ		fПР, МГц		f1, МГц

5.4.3 Для двух значений R_ОС1(А) и R_ОС1(В) провести измерения входного сопротивления усилителя. Для этого измерить выходные напряжения U_Out1 и U_Out2 для двух значений измерительных сопротивлений R_i1(1)=1 Ом и

R_i1(2) =1 кОм. Входное сопротивление ОУ определяется по формуле:

R_ВХ = R_i1(2) ∙ U_Out2/ (U_Out1 - U_Out2), (кОм). (3)

Восстановить значение сопротивлений резисторов R_i1 = R_i2 = 1 Ом.

5.4.4 Для двух вариантов схемы R_ОС1(А) и R_ОС1(В) определить R_ВЫХ. Для этого измерить выходное напряжение U_Out1 при R₁₁₍₁₎=1 Мом и U_Out2 при R₁₁₍₂₎=1 кОм. Вычисление проводить по формуле

(4)

5.4.5 Для обоих вариантов R_ОС1(А) и R_ОС1(В) исследовать амплитудные характеристики U_ВЫХ=F(U_ВХ). Результаты занести в таблицу 4.

Таблица 4

А	UВХ, В
	UВЫХ, В
В	UВХ, В
	UВЫХ, В

5.4.6 Для этих же вариантов схемы исследовать АЧХ U_ВЫХ=F(f).

Рекомендуемые частоты при исследовании АЧХ - 100, 300, 10³, 3×10³ Гц и т.д. Определить предельные частоты f_ПР. Результаты исследования поместить в таблицу 4.

Таблица 4

	f, кГц	0,1	0,3	1	…
	UВЫХ, В
А	UВЫХ/UВЫХ0
	UВЫХ, В
В	UВЫХ/UВЫХ0
	fПР(А)= МГц		fПР(В)= МГц

U_{ВЫХ 0}-выходное напряжение усилителя на частоте 100 Гц

5.5 Исследовать усилитель с последовательной ООС по напряжению

(рис. 4). Использовать резисторы R_ОС1(А), R_ОС2.

Рис. 4. Схема исследования усилителя с последовательной ООС

5.5.1 Сбалансировать усилитель источником G2.

5.5.2 Измерить коэффициенты усиления. Установить R_i1= R_i2=1 Ом , R₁₁=1Мом. Результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3. Усилитель с последовательной ООС по напряжению.

RОС1, кОм	RОС2, кОм	Определение КU				Определение RВХ ОС
		UG1, В	UOut1, мВ	КU ОС, ИЗМЕР	КU ОС, РАСЧ	UOut1, мВ	UOut2, мВ	RВХ ОС, кОм

5.5.3 Определить входное сопротивление усилителя. Для этого измерить выходные напряжения U_Out1 и U_Out2 для двух значений измерительных сопротивлений R_i1= R_i2=1 Ом и R_i1=1 Ом R_i2=100 кОм. Вычисления произвести по формуле R_ВХ = R_i2 ∙ U_Out2/ (U_Out1 - U_Out2), (кОм).