Порядок выполнения эксперимента. Экспериментальная часть

Экспериментальная часть

Общие сведения

Поведение операционного усилителя в динамике

Операционные усилители представляют собой широкополосные усилители напряжения постоянного тока, которые в определенном частотном диапазоне усиливают также и напряжения переменного тока. Зависимость коэффициента усиления от частоты ν(ω) называется амплитудно-частотной характеристикой усилителя. Она зависит как от внешних сопротивлений и емкостей, подключаемых к операционному усилителю, так и от «паразитных» сопротивлений и емкостей внешних проводников и внутренней схемы самого операционного усилителя.

Операционные усилители используются в схемах фильтров, интегрирующих и дифференцирующих цепей и других устройств.

На рис.8.5.1а приведена простейшая схема интегрирующего усилителя (фильтра низких частот), на рис.8.5.1б – схема дифференцирующего усилителя (фильтра высоких частот), на рис. 8.5.1в – схема усилителя средних частот (простейшего полосового фильтра).

Рис. 8.5.1

Задание

Исследовать поведение операционного усилителя, когда он управляется синусоидальным напряжением. Снять амплитудно-частотные характеристики усилителей, изображенных на рис. 8.5.1 и 8.5.2.

• Соберите цепь широкополосного усилителя (рис. 8.5.2) и установите на входе действующее значение синусоидального напряжения 3 В частотой 1кГц. Для измерения напряжений U_ВХ и U_ВЫХ включите виртуальные приборы, выберите род измеряемых величин «Действ. перем.» и выведите эти величины на виртуальный осциллограф. Перенесите кривые на график (рис. 8.5.3).

Рис. 8.5.2.

• Изменяя частоту от 0,2 до 4 кГц, как указано в табл. 8.5.1, снимите зависимость U_ВЫХ (+), рассчитайте значения коэффициента усиления ν для каждой частоты, и на рис. 8.5.7 постройте график ν (+) для данного усилителя.

Масштабы: m_t =... мкс/дел m_Uвх =... В/дел m_Uвых =... В/дел    

Рис. 8.5.3.

• Для получения интегрирующего усилителя замените резистор R_ОС на конденсатор С_ОС = 1 мкФ. Параллельно конденсатору подключите резистор с большим сопротивлением 100 кОм для исключения дрейфа выходного напряжения при интегрировании постоянной составляющей входного сигнала.
• Повторите с этим усилителем те же опыты, что и с первым. Результаты отобразите на осциллограмме (рис. 8.5.4), в табл. 8.5.1 и на графике (рис. 8.5.7).

Масштабы: m_t =... мкс/дел m_Uвх =... В/дел m_Uвых =... В/дел    

Рис. 8.5.4

• Проделайте те же опыты с дифференцирующим усилителем, заменив R_ВХ = 1 кОм на конденсатор С_ВХ = 0,1 мкФ с последовательно соединенным резистором 10 Ом для устранения самовозбуждения усилителя. В обратную связь включите резистор R_ОС = 1 кОм. Результаты также отобразите на рис. 8.5.5, 8.5.7 и в табл. 8.5.1.

Масштабы: m_t =... мкс/дел m_Uвх =... В/дел m_Uвых =... В/дел    

Рис. 8.5.5

• Наконец, повторите эти опыты с усилителем средних частот, в котором во входную цепь включены последовательно R_ВХ = 0,22 кОм и С_ВХ = 0,47 мкФ, а в цепь обратной связи включены параллельно R_ОС = 1 кОм и С_ОС = 0,1 мкФ. Результаты представьте на рис. 8.5.6, 8.5.7 и в табл. 8.5.1.

Масштабы: m_t =... мкс/дел m_Uвх =... В/дел m_Uвых =... В/дел    

Рис. 8.5.6

Таблица 8.5.1

UВХ= ……… В во всех опытах
f, кГц	Широкополосный усилитель RВХ = 1 кОм RОС = 2,2 кОм	Интегрирующий усилитель RВХ = 1 кОм СОС = 0,1 мкФ RОС = 100 кОм	Дифференцирующий усилитель RВХ = 10 Ом СВХ = 0,1 мкФ RОС = 1 кОм	Усилитель средних частот RВХ = 220 кОм СВХ = 0,47 мкФ СОС = 0,1 мкФ RОС = 1 кОм
UВЫХ, В	ν	UВЫХ, В	ν	UВЫХ, В	ν	UВЫХ, В	ν
0,2
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0

Рис. 8.5.7

Вопрос 1: Какова величина фазового сдвига между входным и выходным напряжениями в каждом из четырех усилителей и как зависит она от частоты?

Ответ: ……….

Вопрос 2: Как и почему изменяется коэффициент усиления каждого из рассмотренных усилителей при изменении частоты?

Ответ: ……………….

Литература

1. Теоретические основы электротехники, Т 1, 2. Учебник для вузов / К.С. Демирчан, Л.Р.Нейман, Н.В. Коровин, В.Л.Чечурин. – СПб: Питер, 2004

2. Основы теории цепей. Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. –М.: Энергоатом издат, 1989.

3. Атабеков Г.И. Основы теории цепей, Учебник для вузов. М.: Энергия, 1969.

4. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. – М.: Гардарики, 2000.

5. Герасимов В.Г., Кузнецов Э.В., Николаева О.В. и др. Электротехника и электроника: В 3 кн. Учебник для студентов неэлектротехнических специальностей вузов. Кн 1. Электрические и магнитные цепи. – М.: Энергоатомиздат, 1996.

6. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н. Электротехника / Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

7. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Матерников В.Е. Электротехника. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

8. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: [Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов]: В 2 кн. – М.: Энергоатомиздат, 1995.

Дата добавления: 2015-06-26