Промислова електроніка (стр. 4 из 8)

Таблиця 1

U_вх, В
U_вих, В

6. Зняти частотну характеристику. Для цього поставити тумблери підсилювача в залежності від досліду та подавати від генератора на вхід підсилювача напругу незмінної величини і змінювати її частоту від 20 Гц до 2000 Гц. Зафіксувати показання вихідного вольтметра. Результати замірів занести в таблицю 2.

Таблиця 2

Положення тумблерів	Вхідна напруга U_вх= В
Положення тумблерів	В1 – 1 В2 – 1 В3 – 1		В1 – 2 В2 – 1 В3 – 1		В1 – 1 В2 – 2 В3 – 1		В1 – 1 В2 – 2 В3 – 2
Частота f, Гц	U_вих, В	К	U_вих, В	К	U_вих, В	К	U_вих, В	К

Обробка результатів вимірювань|вимірів| і обчислень

1. По даним таблиці 1 розрахувати динамічний діапазон

D = U_B_И_Xmax/ U_B_И_Xmin.

2. По отриманим даним таблиці 1 побудувати амплітудну характеристику підсилювача U_B_И_X⁼ f (U_BX).

3. По даним таблиці 2 розрахувати для всіх режимів коефіцієнт підсилення

К=U_B_И_X/ U_BX.

4. По отриманим даним таблиці 2 побудувати частотну характеристику підсилювача К=f(f).

Контрольні питання

1. Поясніть призначення підсилювачів.

2. Які типи підсилювачів Ви знаєте?

3. Назвіть призначення всіх елементів принципової схеми підсилювача.

4. Якими основними параметрами характеризуються підсилювачі?

5. Поясніть амплітудну та амплітудно-частотну характеристику підсилювача.

6. Поясніть причини з’явлення частотних спотворень в підсилювачі.

7. Що зветься коефіцієнтом підсилювання, від яких параметрів він залежить?

8. Як визначити динамічний діапазон підсилювача?

9. В яких режимах можуть працювати підсилювачі?

10. За якими принципами будуються підсилювачі?

Техніка безпеки

1. Уважно прочитати та вивчити інструкцію лабораторної роботи.

2. Пам’ятати, що в лабораторії існує небезпечна для людини висока напруга.

3. Зібрати схему згідно з інструкцією до лабораторної роботи, уникнути перехрещення проводів і надати викладачу для перевірки.

4. Вивчити значення кожного вимірювального приладу, шкалу відмітку, тощо.

5. Вмикати напругу на лабораторну роботу тільки після дозволу викладача і особистій його присутності.

6. Перед тим, як зробити будь-які зміни у схемі, її необхідно вимкнути з джерела електромережі.

7. Після зроблених у схемі змін, вона повинна бути перевірена керівником лабораторних занять і тільки після дозволу керівника підключити до електромережі.

8. Треба пам’ятати, якщо у ланцюзі буде малий опір , то може виникнути великий струм. Це призведе до виходу з ладу приборів та стенду.

9. Слідкувати за межами вимірювання приборів.

10. У разі нещасного випадку негайно вимкнути напругу мережі, для чого потрібно натиснути на аварійну кнопку, розміщену на передній панелі лабораторного столу, а потерпілому надати першу допомогу і викликати швидку медичну допомогу за телефоном 03.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

Тема: Дослідження операційного підсилювача

Мета: дослідити роботу операційного підсилювача та схем на його основі

Устаткування: 1) універсальний стенд УЄ-100; 2) панель операційного підсилювача.

Теоретичні обґрунтування

Операційний підсилювач (ОП) – це ППС, що має високий коефіцієнт підсилення, два входи (так званий диференційний вхід) і один вихід.

Зазвичай ОП будують як ППС з безпосередніми зв'язками між каскадами, з диференційним входом і біполярним відносно амплітуди підсилюваного сигналу виходом. Це забезпечує нульові потенціали на вході і виході ОП за відсутності вхідного сигналу. Тому такі підсилювачі легко з'єднувати послідовно, а також охоплювати зворотними зв'язками.

За своєю структурою ОП бувають три- або двокаскадні.

За трикаскадною схемою будувались ОП у інтегральному виконанні першого покоління. Перший диференційний каскад у них працює в режимі мікрострумів, забезпечуючи тим самим високий вхідний опір. Другий диференційний каскад забезпечує підсилення напруги. Третій каскад, вихідний, виконується як двотактний з СК і забезпечує підсилення потужності, а також низький вихідний опір. ОII другого покоління будуються за двокаскадною схемою. Це стало можливим із зростанням рівня інтегральної технології. При цьому, перший каскад забезпечує і високий вхідний опір, і великий коефіцієнт підсилення за напругою. Другий каскад є підсилювачем потужності.

Свою назву ці підсилювачі одержали у зв'язку з тим, що спочатку вони використовувались для моделювання математичних операцій (додавання, віднімання, диференціювання, інтегрування та ін.) в аналогових обчислювальних машинах (АОМ).

Нині вони використовуються в основному як високоякісні підсилювачі напруги при побудові будь-яких електронних пристроїв.

Поширеному застосуванню ОП сприяють їхні високі параметри. Це великий коефіцієнт підсилення за напругою, що становить К_ц= (10⁴-10⁹); високий вхідний опір по кожному з входів – R_вх> 400 кОм; низький вихідний опір R_вих< 100 Ом; досить широкий частотний діапазон - від нуля до одиниць мегагерц.

Найважливішими характеристиками ОП є вихідні амплітудні (передатні) характеристики - U_eux=f(U_в_x). Знімають ці характеристики, подаючи сигнал на один із входів і з'єднуючи інший з нульовою точкою.

Кожна вихідна характеристика має горизонтальні та скісну ділянки. Горизонтальні ділянки відповідають режимам повністю відкритого чи закритого транзистора вихідного каскаду (режимам насичення). При зміні напруги вхідного сигналу на цих ділянках вихідна напруга підсилювача залишається незмінною і визначається напругами, близькими до напруги джерел живлення.

Коефіцієнт підсилення визначається по скісних ділянках:

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися зі схемою операційного підсилювача К1УТ401А.

2. Використовуючи схему електричних з’єднань, визначити положення кнопок S₃ і S₂, при яких пристрій буде здійснювати операції, переліковані в таблиці 1. Відмітити входи, на які слід подавати сигнали. Результати занести в таблицю 1.

Таблиця 1

Операція	S₃	S₂
Додавання
Віднімання
Диференціювання
Інтегрування

Рисунок 1 – Схема операційного підсилювача

3. Вставити плату лабораторної роботи в роз'єм стенда.

4. Включити стенд. Переконатися, що операційний підсилювач обнулен, тобто за відсутності вхідного сигналу напруги на виході напруга також дорівнює нулю. Контроль виконувати по вольтметру (mA 1 V) за шкалою 0 – 4 в.

5. Встановити кнопки S₂ і S₃ в положення, при якому буде виконуватися операція додавання.

6. Подати напруги на Вх₁ і Вх₂ та виміряти напругу на виході. Результати занести в таблицю 2.

Таблиця 2

	Операція додавання	Операція віднімання
U_вх1
U_вх2
U_вих1
U_вих2

7. Встановити кнопки S₂ і S₃ в положення, при якому буде виконуватися операція віднімання. Повторити вимірювання за п.6. Результати занести в таблицю2.

8. По закінченні вимірювань встановити всі ручки на стенді в початковий стан. Виключити тумблер “Сіть”.

Обробка результатів вимірювань і обчислень

Провірити точність результату додавання та віднімання вхідних сигналів, що подаються на вхід операційного підсилювача:

U_вих=U_вх1+U_вх2 та U_вих=U_вх1-U_вх2 відповідно.

Зробити висновки по роботі операційного підсилювача.

Контрольні питання

1. Що називається операційним підсилювачем?

2. Де застосовують операційні підсилювачі?

3. Які якості має операційний підсилювач?

4. Як позначається операційний підсилювач на схемах?

5. Охарактеризуйте амплітудні та частотні характеристики операційного підсилювача.

6. Що таке напруга зміщення нуля?

7. Які пристрої на основі операційних підсилювачів Ви знаєте?

8. Чим відрізняється схема інтегруючого підсилювача від диференціюючого?

9. Що таке компаратор?

10. Як отримують інвертуючи підсилювачі?