Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Основные теоретические положения

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

(ЮЗГУ)

Кафедра конструирования и технологии

электронно-вычислительных средств

Лабораторная работа №3 по основам схемотехники на тему:

«ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ».

Выполнил студент группы СК-01 Гефнер В.В.

Проверил преподаватель Брежнева Е.О.

Курск – 2012

Содержание

1 Наименование работы, цель исследований..........................................3

2 Динамические характеристики и параметры ОУ................................4

3 Результаты исследований.....................................................................5

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ

Цель работы

Изучение особенностей работы и характеристик инвертирующего усилителя на основе ОУ.

Основные теоретические положения

Схема инвертирующего усилителя представлена на рисунке 1. Обязательными элементами этой схемы являются резисторы R₁ и R_ОС. Они определяют усиление устройства. Резистор R₂ выполняет функции компенсации дополнительной ошибки сдвига выходного напряжения операционного усилителя из-за входных токов. Он может отсутствовать. R_L – нагрузка операционного усилителя. В общем случае вместо резисторов схема может содержать комплексные сопротивления.

Рисунок 1 – Схема инвертирующего усилителя

Для идеального операционного усилителя коэффициент усиления рассчитывается по формуле:

К_U= - R_ОС/R₁. (1)

В реальной схеме возникают ошибки обусловленные наличием и неравенством входных токов операционного усилителя, напряжением сдвига операционного усилителя, конечностью и зависимостью от частоты коэффициента усиления операционного усилителя.

3 Результаты исследований

Из предыдущих работ выяснили:

коэффициент усиления операционного усилителя равен AD648B:

Ku=1.34*10⁶

частота среза операционного усилителя AD648B:

fср=1.108 Гц

частота единичного усиления операционного усилителя AD648B:

f1=10⁶ Гц

максимальная скорость нарастания напряжения:

ρ=0.84*10⁶В/с

По условию известно:

R1=100 Ком

K_u=20

Найдём неизвестные величины:

R_оос=K_u*R₁=20*100*10³=2000 Ком

Rк=R₁*R₂/R₁-R₂=95.24 КОм

На основе полученных данных соберём схему инвертирующего усилителя:

Из схемы видно, что:

U_н=1.853*10^-6В

U_вых=12.06*10^-6В

I_и= -19.45*10^-12А

I_н= -19.45*10^-12А

Если из схемы исключить резистор R2, заземлив не инвертирующий вход, то из-за того что входной ток очень мал и не изменился после удаления R2 это никак не повлияет на параметры ОУ. Следовательно, использование компенсирующего резистора в данной схеме нецелесообразно.

Временная диаграмма напряжения на выходе:

Временная диаграмма напряжения на входе:

Из полученных диаграмм определим коэффициент усиления:

K_u=ΔU_вых/ΔU_вх=40*10^-3/2*10^-3=20

Реальный и расчётный коэффициенты сходятся.

Установим параметры входного сигнала U_m=1В, F=100КГц и снимем временные диаграммы:

Временная диаграмма напряжения на входе:

Временная диаграмма напряжения на выходе:

Из полученных диаграмм определим коэффициент усиления:

K_u=ΔU_вых/ΔU_вх=5.56/2=2.78

При повышении частоты входного сигнала привело к уменьшению коэффициента усиления почти в 10 раз. Причиной этого является частотная зависимость параметров транзисторов и паразитных емкостей схемы ОУ.

Снимем логарифмическую амплитудно-частотную характеристику инвертирующего усилителя:

Из ЛАЧХ видно, что:

частота среза инвертирующего усилителя:

f_ср= 70*10³ Гц

частота единичного усиления инвертирующего усилителя:

f₁=10⁶Гц

ЛАЧХ по форме идентична полученной ранее ЛАЧХ ОУ,

они имеют одинаковую частоту единичного усиления. Коэффициент усиления различен из-за введения ООС.

Увеличим коэффициент усиления в 10 раз уменьшив в 10 раз R₁и снимем ЛАЧХ:

Из ЛАЧХ видно, что:

частота среза инвертирующего усилителя:

f_ср=7*10³Гц

частота единичного усиления инвертирующего усилителя:

f₁=10⁶Гц