Методические указания к дисциплине по выполнению лабораторных работ (практикумов) для студентов заочной формы обучения по специальности 140211 «Электроснабжение» (стр. 2 из 6)
.При большом коэффициенте усиления ОУ (
) напряжение на входе будет 
и поэтому 
,откуда
.3. Экспериментальная часть
Соберите схему проведения опытов (Рис.4).
Рис.4
1 часть. Операционный усилитель без обратной связи
(Rос=:).
Опыт №1. Амплитудно-частотная характеристика усилителя.
Снимите амплитудно-частотную характеристику усилителя
Кус = F(f), при uвх=1мкВ. (Смотрите методику снятия амплитудно-частотных характеристик).
Опыт №2. Амплитудная характеристика усилителя.
Снимите амплитудную характеристику усилителя
Um.вых = F(Um.вх), при f=10кГц. (Смотрите методику снятия амплитудных характеристик).
2 часть. Операционный усилитель с обратной связью
Кос=1000 (Rос=1мОм).
Опыт №1. Амплитудно-частотная характеристика усилителя.
Снимите амплитудно-частотную характеристику усилителя
Кус = f(f), при uвх=1мкВ. (Смотрите методику снятия амплитудно-частотных характеристик).
Опыт №2. Амплитудная характеристика усилителя.
Снимите амплитудную характеристику усилителя
Um.вх = f(Um.вых), при f=10кГц., при f=10кГц. (Смотрите методику снятия амплитудных характеристик).
3 часть. Операционный усилитель с обратной связью
Кос=10 (Rос=10кОм).
Опыт №1. Амплитудно-частотная характеристика усилителя.
Снимите амплитудно-частотную характеристику усилителя
Кус = f(f), при uвх=1мкВ. (Смотрите методику снятия амплитудно-частотных характеристик).
Опыт №2. Амплитудная характеристика усилителя.
Снимите амплитудную характеристику усилителя
Um.вх = f(Um.вых), при f=10кГц., при f=10кГц. (Смотрите методику снятия амплитудных характеристик).
4. Методики проведения опытов.
4.1. Методика снятия амплитудно-частотных
характеристик.
При снятии амплитудно-частотных характеристик усилительных устройств необходимо изменять частоту входного сигнала при неизменной его амплитуде, измеряя при этом амплитуду выходного сигнала. Для этого открываем диалоговое окно функционального генератора и задаем входной сигнал синусоидальной формы.
Далее устанавливаем необходимую амплитуду сигнала на входе (например, Amplitude 1 mV) и его частоту (например, Frequency 5kHz).
Нажав в правом верхнем углу клавишу 
, измеряем сигналы на входе и выходе с помощью соответствующих вольтметров.
Вычисляем коэффициент усиления
и записываем его в таблицу. Повторяем данные измерения для различных частот входного сигнала, заполняя таблицу. Таблица 1.
| f (Гц) | 20 | 200 | 2. 103 | 10. 103 | 100. 103 | 1. 106 | 10. 106 | 20. 106 |
| Кус |
4.2. Методика снятия амплитудных характеристик.
При снятии амплитудных характеристик усилительных устройств необходимо изменять амплитуду входного сигнала при неизменной частоте, измеряя при этом амплитуду выходного сигнала. Для этого открываем диалоговое окно функционального генератора и задаем входной сигнал синусоидальной формы.
Далее устанавливаем необходимую частоту сигнала на входе (например, Frequency 5kHz) и амплитуду сигнала (например, Amplitude 1.5 mV).
Нажав в правом верхнем углу клавишу 
, измеряем сигналы на входе и выходе с помощью соответствующих вольтметров и записываем показания в таблицу.Повторяем данные измерения для различных амплитуд входного сигнала, заполняя таблицу.
Таблица 2.
| ег (мВ) | 1,5 | 7,1 | 14,1 | 28,3 | 42,5 | 56,6 |
| Uвх (мВ) | ||||||
| Uвых (мB) |
Часть II. «Исследование операционного усилителя в нелинейном режиме»
1. Цель работы:
Изучение характеристик компаратора, триггера Шмитта, автогенераторного и ждущего мультивибраторов.
2. Краткие теоретические сведения.
Импульсный (нелинейный) режим работы ОУ.
При работе ОУ в импульсном режиме усилитель работает на нелинейном участке амплитудной характеристики и напряжение на выходе меняется скачком. При этом, учитывая двуполярное питание ОУ, выходное напряжение может быть как
, так и 
.2.1. Компаратор
Компаратор это устройство (Рис.1а), осуществляющее сравнение измеряемого входного напряжения (Uвх) с опорным напряжением (Uоп) (Рис.1б). При их равенстве состояние на выходе компаратора (Uвых) меняется.
Если Uоп = 0, то компаратор фиксирует момент перехода входного напряжения через нуль и называется нуль-орган.
а) б)
Рис.1
При охвате компаратора положительной обратной связью, характеристика Uвых=f(Uвх) будет обладать гистерезисом (Рис.2б), т.е. напряжение срабатывания (Uср) и отпускания (Uотп) не равны. Такая схема получила название триггер Шмита (Рис.2а).
а) б)
Рис.2
2.2.Мультивибратор
Мультивибратор предназначен для генерирования прямоугольных импульсов напряжения. Он обладает двумя неустойчивыми состояниями, работает в режиме самовозбуждения и не требует внешнего входного сигнала.
Симметричный мультивибратор, у которого длительность импульса и паузы равны (Рис.3б) и определяются по формуле:
, 
а) б)
Рис.3
может быть построен на основе ОУ с положительной обратной связью и времязадающей цепью R3C, подключенной к инвертирующему входу (Рис.3а).
Введение диодов в схему позволяет изменять соотношение между длительностью импульса и паузой (tи ¹ tп, Рис.4б):
, 
Такое устройство получило название несимметричный мультивибратор (Рис.5.9а).
а) б)
Рис.4
2.3.Ждущий мультивибратор.
Ждущий мультивибратор (Рис.5а) предназначен для формирования прямоугольного импульса напряжения необходимой постоянной длительности
при воздействии на вход схемы короткого запускающего импульса uвх (Рис.5б).
а) б)
Рис.5
3. Экспериментальная часть
1 часть. Исследование компаратора.
Соберите схему компаратора (Рис.6).
Рис.6
Опыт №1. Исследование статических свойств компаратора.
Используя в качестве источника сигнала Eвх, снимите статическую характеристику компаратора Uвых=f(Uвх) (смотрите методику снятия статической характеристики).
Постройте с учетом масштаба статическую характеристику Uвых=f(Uвх).