II. Неинвертирующий усилитель
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет им. Петра Великого
Кафедра радиотехники и телекоммуникаций
Отчет по лабораторной работе
Дисциплина: Схемотехника аналоговых устройств
Тема: Масштабирующие усилители на ОУ
Выполнили студенты гр. 33422/2 Васин А.
Гревцев Н.
Малов Д.
Руководитель, доц. Борисенко А.Л.
«_____» ___________2015 г.
Санкт - Петербург
2015
Схема лабораторной установки:
Номиналы сопротивлений:
R1=1 кОм, R2=10 кОм, R3=10 кОм, R4=100 Ом, R5=10 кОм, R6=100 кОм, R7=10 кОм, R8=91 кОм, R9=10 кОм, R10=100 кОм, R11=200 кОм, R12=270 кОм, R13=5.1 МОм, R14=220 кОм, R15=200 кОм, R16=220 кОм, R17=1 МОм.
I. Инвертирующий усилитель
1. Положения ключей: S1-3,S2-2, S3-2,S4-1.Измерение постоянной составляющей выходного напряжения при нулевом входном напряжении в режиме постоянного тока для 2х случаев. По результатам измерений производится оценка напряжения смещения нуля.
1.1.Положение ключа S5-4(подключён резистор R13)
Uвых=0.214 В.
1.2.Положение ключа S5-3(подключены резисторы R11-R12)
Uвых=0.02 В.
|
|
Выходные напряжения для этих случаев отличаются на порядок, т.к. при разной нагрузке наблюдается разная глубина отрицательной обратной связи(ООС).
Оценка напряжения смещения нуля:
eсм*Kид=Uвых.ош =Uвых;
eсм=Uвых/ Kид;
1.1. Кид= - R13/R3= - 5.1 МОм/10 кОм= - 510;
есм=0.214/( - 510)= - 0.0004 В.
1.2. Kид= - (R11+R12)/R3= - 470 кОм/10 кОм= - 47;
есм=0.02/( - 47)= - 0.0004 В.
2.Положения ключей: S1-3,S2-2, S3-2,S4-1.Снятие амплитудных характеристик для 2х случаев. По результатам определяются коэффициенты усиления(K=дUвых/дUвх).
2.1.Положение ключа S5-3(подключены резисторы R11-R12)
Таблица данных:
Uвх, мВ | Uвых, мВ |
-71 | 3350 |
-59 | 2780 |
-47 | 2190 |
-41 | 1910 |
-18 | 840 |
0 | 0 |
17 | -830 |
41 | -1920 |
51 | -2390 |
68 | -3190 |
Амплитудная характеристика:
K=(2190 - 1910)/(-47 - (- 41))=280/(- 6)= - 46,(6).
2.2.Положение ключа S5-2(подключён резистор R10)
Таблица данных:
Uвх, мВ | Uвых, мВ |
-305 | 3120 |
-233 | 2380 |
-126 | 1290 |
-77 | 780 |
-49 | 486 |
-37 | 364 |
-18 | 177 |
0 | 0 |
21 | -215 |
63 | -619 |
98 | -970 |
169 | -1670 |
297 | -2940 |
Амплитудная характеристика:
K=(1290 - 780)/(-126 - (- 77))=510/(- 49)= - 10,4.
Коэффициенты передачи отрицательны, т.к. усилитель инвертирующий.
3. Положения ключей: S1-3,S2-2, S3-2,S4-1,S5-3. Снятие амплитудно-частотной характеристики(АЧХ) в режиме гармонического сигнала. По осциллографу производится измерение сдвига фаз между входным и выходным напряжениями на частоте 18 кГц.
|
|
Таблица данных:
f, Гц | Uвх, В | Uвых, В | ln(f) | K=Uвых/Uвх |
10 | 0,022 | 0,222 | 2,302585 | 10,09090909 |
20 | 0,023 | 0,228 | 2,995732 | 9,913043478 |
40 | 0,023 | 0,23 | 3,688879 | 10 |
100 | 0,023 | 0,233 | 4,60517 | 10,13043478 |
400 | 0,024 | 0,23 | 5,991465 | 9,583333333 |
1000 | 0,023 | 0,209 | 6,907755 | 9,086956522 |
4000 | 0,023 | 0,105 | 8,29405 | 4,565217391 |
10000 | 0,023 | 0,043 | 9,21034 | 1,869565217 |
14000 | 0,022 | 0,032 | 9,546813 | 1,454545455 |
18000 | 0,021 | 0,024 | 9,798127 | 1,142857143 |
Амплитудно-частотная характеристика:
Период T=1/f=1/18 кГц=56 мкс. Добавка 180 гр. объясняется тем, что усилитель инвертирующий.
Сдвиг фаз дФ=(13,6/56)*360 гр.+180 гр.=87,42 гр. +180 гр.=267,42 гр.
4. Положения ключей: S1-3,S2-2, S3-3,S4-1,S5-2. Снятие амплитудно-частотной характеристики(АЧХ) в режиме гармонического сигнала. Особенностью этого пункта является RC-цепочка во входной цепи и параллельное соединение R||С в цепи обратной связи.
Таблица данных:
f, Гц | Uвх, В | Uвых, В | ln(f) | K=Uвых/Uвх |
10 | 0,022 | 0,233 | 2,302585 | 10,59090909 |
20 | 0,023 | 0,463 | 2,995732 | 20,13043478 |
40 | 0,023 | 0,97 | 3,688879 | 42,17391304 |
100 | 0,023 | 2,42 | 4,60517 | 105,2173913 |
400 | 0,024 | 7,93 | 5,991465 | 330,4166667 |
1000 | 0,023 | 8,48 | 6,907755 | 368,6956522 |
4000 | 0,023 | 5,69 | 8,29405 | 247,3913043 |
10000 | 0,023 | 2,25 | 9,21034 | 97,82608696 |
14000 | 0,024 | 1,66 | 9,546813 | 69,16666667 |
18000 | 0,023 | 1,25 | 9,798127 | 54,34782609 |
Амплитудно-частотная характеристика:
|
|
Влияние емкостей проявилось в изменении АЧХ усилителя, появился завал в области низких частот.
5.Положения ключей: S1-3,S2-2, S3-2,S4-2,S5-2.Измерение входного сопротивления усилителя на 2х разных частотах.
Формулы для расчёта:
Iвх=(Ua - Uб)/R1;
Rвх=Uвх/Iвх=Uб/Iвх.
5.1. f=80 Гц
Ua=0,019 В; Uб=0,017 В; Iвх=2 мВ/1 кОм=2 мкА; Rвх=17 мВ/2 мкА=8,5 кОм;
5.2. f=8 кГц
Ua=0,019 В; Uб=0,017 В; Iвх=2 мВ/1 кОм=2 мкА; Rвх=17 мВ/2 мкА=8,5 кОм.
Как показал эксперимент, входное сопротивление усилителя не зависит от частоты.
II. Неинвертирующий усилитель
6.Положения ключей: S1-1,S2-не им.значения, S3-1,S4-не им.значения. Снятие амплитудной характеристики при S5-3. По результатам определяется коэффициент усиления(K=дUвых/дUвх).После перевода ключа S5-2 производится снятие АЧХ.
6.1. Положение ключа S5-3(подключены резисторы R11-R12)
Таблица данных:
Uвх, мВ | Uвых, мВ |
-65 | -3120 |
-53 | -2550 |
-43 | -2050 |
-29 | -1380 |
-18 | -880 |
0 | 0 |
21 | 1010 |
45 | 2150 |
53 | 2540 |
65 | 3100 |
Амплитудная характеристика:
K=(2540 - 2150)/(53 - 45)=390/8= 48,75;
Коэффициент передачи положителен, т.к. усилитель неинвертирующий.
|
|
6.2. Положение ключа S5-2(подключён резистор R10)
Таблица данных:
f, Гц | Uвх, В | Uвых, В | ln(f) | K=Uвых/Uвх |
10 | 0,022 | 0,244 | 2,30258509 | 11,0909091 |
20 | 0,023 | 0,250 | 2,99573227 | 10,8695652 |
40 | 0,023 | 0,253 | 3,68887945 | 11 |
100 | 0,023 | 0,257 | 4,60517019 | 11,173913 |
400 | 0,024 | 0,253 | 5,99146455 | 10,5416667 |
1000 | 0,023 | 0,231 | 6,90775528 | 10,0434783 |
4000 | 0,023 | 0,119 | 8,29404964 | 5,17391304 |
10000 | 0,023 | 0,053 | 9,21034037 | 2,30434783 |
14000 | 0,022 | 0,043 | 9,54681261 | 1,95454545 |
18000 | 0,021 | 0,035 | 9,79812704 | 1,66666667 |
Амплитудно-частотная характеристика:
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 247; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!