Исследование полупроводниковых приборов (стр. 9 из 13)

(5).

Амплитудно-частотная характеристика усилителя представляет собой зависимость амплитуды выходного напряжения от частоты при постоянной амплитуде входного напряжения: U_вых_m = F(f) при U_вх_m = const. Амплитуда входного сигнала выбирается на линейном участке амплитудной характеристики. Из-за неизменной амплитуды U_вх_m коэффициент усиления по напряжению К_ос будет изменяться так же, как и амплитуда выходного напряжения, то есть амплитудно-частотная характеристика усилителя определяется не только как U_вых_m, но и как К_ос= F(f). Амплитудно-частотная характеристика приведена на рис.3.

Рис.3. Амплитудно-частотная характеристика

В усилителе отсутствует разделительный конденсатор и трансформаторы, поэтому он пропускает и усиливает постоянный ток и низкочастотные составляющие сигнала. Уменьшение выходного напряжения происходит в области высоких частот за счет паразитных емкостей, действующих параллельно входу и выходу усилителя.

Пусть усиление на низкой частоте происходит с коэффициентом К₀. При уменьшении коэффициента в

раз или на 3 дб определяется полоса пропускания усилителя. Коэффициент частотных искажений на верхних частотах определяется из выражения

Схема неинвертирующего усилителя приведена на рис.4.

Рис.4. Схема неинвертирующего усилителя

В схеме усилителя введена последовательная отрицательная обратная связь по напряжению. Из условия идеальности операционного усилителя получается равенство потенциалов на инвертирующем и неинвертирующем входах:

U₂= U₃. (1)

Рис.5. Амплитудные характеристики неинвертирующего усилителя для трех значений R_ос

Значение потенциалов в точках 2 и 3 определяется из соотношения

На основании выражений (1) – (3) определяется коэффициент усиления по напряжению с обратной связью:

При изменении параметров резисторов R₃ и R₄ изменяется наклон линейного участка характеристики. Амплитудно-частотная характеристика выглядит так же, как и инвертирующего усилителя.

Собрать схему согласно рис.1. Сбалансировать усилитель. Для этого использовать потенциометр R₆, расположенный на плате операционного усилителя.Изменяя плечи потенциометра, добиться того, чтобы напряжение на выходе упало до нуля при заземлении точки 13 схемы. Выходное напряжение контролировать при помощи осциллографа.

2. Снятие амплитудной характеристики неинвертирующего усилителя на постоянном токе.

Снять амплитудную характеристику усилителя U_вых = F(U_вх) для заданного R_ос1. В качестве источника сигнала использовать регулируемое напряжение U_рег. Построить амплитудную характеристику (рис.2) и по ней определить коэффициент усиления К_ос, напряжения насыщений U_н⁺, U_н^– и динамический диапазон изменения амплитуды входного сигнала.

3. Снятие амплитудных характеристик неинвертирующего усилителя при помощи осциллографа.

Снять амплитудные характеристики усилителя при помощи осциллографа для трех значений R_ос1: заданного и двух соседних. По характеристикам определить коэффициенты усиления. Для опыта необходимо подключить на инвертирующий вход в точку 13 генератор сигнала, используя у него переменный синусоидальный сигнал. В качестве источника переменного сигнала используется генератор синусоидальных и импульсных напряжений.

Для снятия зависимости данной величины от другой надо использовать два входа осциллографа: «Y» и «Х». Вход «Y» подключается к выходу усилителя в точку 6, а выход «Х» к входу усилителя в точку 13; развертка переключается в положение «Х».

4. Снятие амплитудно-частотной характеристики неинвертирующего усилителя.

Снять амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя к_u = F(f) при U_вх = const для заданного значения R_ос1.Амплитуду выходного сигнала выбрать на линейном участке амплитудной характеристики. Сигналы u_вх, u_вых замерить осциллографом.

На амплитудно-частотной характеристике определить полосу пропускания усилителя 0…f_вдля коэффициента частотных искажений на верхних частотах М_в =

5. Снятие амплитудных характеристик неинвертирующего усилителя.

Собрать схему неинвертирующего усилителя согласно рис.4.

Снять амплитудные характеристики усилителя при помощи осциллографа для трех значений резистора R₃. Определить по характеристикам коэффициенты усиления и напряжения насыщения U_н⁺, U_н^–.

6. Снятие амплитудно-частотной характеристики неинвертирующего усилителя.

Снять амплитудно-частотную характеристику неинвертирующего усилителя к_u = F(f) при U_вх = const для заданного значения R_ос1.

Зарисовать u_вх(t) и u_вых(t) для частоты 1 кГц. По АЧХ определить полосу пропускания усилителя для коэффициента частотных искажений на верхних частотах М_в=

По результатам опыта построить характеристики усилителей, определить их параметры, обработать осциллограммы.

1. Как определяется вид обратной связи в усилителе?

2. Почему отрицательная обратная связь называется стабилизирующей обратной связью?

3. Почему параллельная отрицательная обратная связь уменьшает входное сопротивление? Это является недостатком или достоинством?

4. Как вывести коэффициенты усиления по напряжению для инвертирующего и неинвертирующего усилителей?

5. Что называется амплитудной характеристикой усилителя?

6. Что такое балансировка усилителя и как она осуществляется?

7. Что представляет собой операционный усилитель? Каковы его параметры?

8. Что называется амплитудно-частотной характеристикой усилителя? Как по ней определяются полоса пропускания и коэффициент частотных искажений?

№ вар.	К_u	U_н^±, В	№ вар.	К_u	U_н^±, В
1	2	6,3	13	20	6,3
2	4	9,0	14	15	9,0
3	6	12,0	15	10	12,0
4	10	15,0	16	5	15,0
5	15	6,3	17	2	6,3
6	20	9,0	18	10	9,0
7	2	12,0	19	15	12,0
8	4	15,0	20	20	15,0
9	6	6,3	21	25	6,3
10	8	9,0	22	30	9,0
11	10	12,0	23	5	12,0
12	15	15,0	24	10	15,0

Исследование полупроводниковых приборов (стр. 9 из 13)

Теоретическая часть