Порядок выполнения работы
3.1. Собрать схему трёхкаскадного усилителя без общей обратной связи (рис. 3.1).
3.2. Произвести наладку режима работы 1 и 3 каскадов. Для этого подключить осциллограф к выходу первого каскада, подать входной сигнал частотой 1000 Гц и, увеличивая его регулятором напряжения U3, обеспечить с помощью переменного резистора R5 симметричное ограничение формы выходного сигнала Uвых1 = U4. Переключить осциллограф на выход 3 каскада, составленного по двухтактной схеме. Уменьшить выходной сигнал Uвых3 = U8 до уровня 1 В и устранить с помощью переменного резистора R7 искажение типа «ступенька». Зарисовать форму выходного напряжения с искажениями типа «ограничение» и «ступенька».
3.3. Снять и построить амплитудную характеристику Uвых = f (Uвх) усилителя без и с ОС на частоте входного сигнала 1000 Гц (табл. 3.1). Значения входного напряжения Uвх = U1 выбирать таким образом, чтобы 5 –6 точек соответствовали линейной части характеристики, а 2 – 3 точки – области нелинейных искажений. Переменные напряжения на входе Uвх и на выходе Uвых усилителя измерять внешним вольтметром относительно общего провода. По экспериментальным данным определить коэффициент усиления KU = и занести его значения в табл. 3.1.
Таблица 3.1
| Uвх, мВ
|
|
|
|
|
|
|
|
| KU
| Схема
|
| экспер.
| теор.
|
| Uвых, В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| без ОС
|
| Uвых, В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| с ОС
|
3.4. Вычислить теоретическое значение общего коэффициента усиления KU = KU1 KU2 KU3 без ОС. При этом необходимо учесть, что в 1-м каскаде действует местная ОС за счет резистора Rэ, в эмиттере транзистора. Когда сопротивление резисторов Rэ и Rк соизмеримы, для определения KU можно использовать выражение:
, где 
;
3-й каскад является повторителем и его коэффициент усиления близок к единице: КU3 » 1.
3.5. Снять и построить амплитудную характеристику усилителя
Uвых = f (Uвх) при наличии общей отрицательной ОС. Для этого включить цепь ОС, повторить измерения и расчёты аналогично пункту 3.3 и занести результаты в табл. 3.1.
3.6. Вычислить теоретический коэффициент усиления при ОС:
, где 
– коэффициент цепи передачи ОС.
3.7. Снять и построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) KU[дБ] = F (f) усилителя без ОС. Для этого подать входной сигнал
Uвх = U1 = 10 мВ и, изменяя его частоту в пределах от 32 Гц до 64 кГц, измерять выходное напряжение Uвых = U8 внешним вольтметром (табл. 3.2).
По полученным данным определить KU[дБ] = 20lgKU. При построении графика АЧХ наносить частоту f в логарифмическом масштабе.
Таблица 3.2
| f, кГц
| 0,032
| 0,063
| 0,125
| 0,25
| 0,5
|
|
|
|
|
|
|
| Схема
|
| Uвых, В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Без ОС
|
| KU
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| KU, дБ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Uвых, В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| с ОС
|
| KU
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| KU, дБ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R12 
| |
C3  
| |
| R5
| |
G 
| |
| R7
| |
Рис. 3.1. Схема для исследования трехкаскадного усилителя
3.8. Снять и построить АЧХ усилителя KU[дБ] = F (f) с ОС. Для этого включить цепь ОС и провести измерения и расчеты по аналогии с п. 3.7. Результаты занести в табл. 3.2. АЧХ по пункту 3.7 и 3.8 строить совместно на одном графике.
ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ
Операционными усилителями (ОУ) называют высококачественные усилители постоянного тока (УПТ), предназначенные для выполнения
различных операций над аналоговыми величинами (сигналами).
В настоящее время в качестве УПТ в основном используют интегральные операционные усилители в виде микросхем. По конструктивному исполнению они являются законченными широкополосными УПТ, имеющими большой коэффициент усиления и широкое применение не только для выполнения математических операций, но и в различных функциональных устройствах.
ОУ всегда применяется с цепью глубокой отрицательной ОС. В этом случае результирующей коэффициент усиления KU определяется только параметрами цепи ОС и не зависит от исходного коэффициента усиления K0 и его изменений.
Инвертирующий масштабный ОУ (рис. 4.1) имеет параллельную ОС по напряжению, образуемую резисторами R2 и R1. Резистор R3 служит для выравнивания входных токов ОУ и уменьшения напряжения смещения нуля Iсм. Параметры схем определяются простыми выражениями:
KU = – , Rвх=R1.
Рис. 4.1. Схема инвертирующего ОУ Рис. 4.2. Схема неинвертирующего ОУ
Неинвертирующий масштабный ОУ (рис. 4.2) охвачен последовательной ОС по напряжению, образуемой теми же резисторами R2 и R1.
Для этой схемы K U = +1, Rвх » Rвх.сф,
где Rвх.сф – синфазное входное сопротивление ОУ.
Интегрирующий ОУ (рис. 4.3) содержит реактивный элемент – конденсатор, включенный вместо резистора R2 в цепи ОС.
Рис. 4.3. Схема интегрирующего ОУ Рис. 4.4. Схема дифференцирующего ОУ
Передаточная функция ОУ имеет вид:
W(p) = = – = .
Связь между Uвых и Uвх в операторной форме имеет вид:
Uвых(p) = W(p)·Uвх(p) = .
Переходя к оригиналу, получим временную зависимость между Uвых и Uвх:
Uвых(t) = ò Uвх(t)dt + U0.
При подаче постоянного входного напряжения на выходе интегратора получим линейно нарастающее напряжение:
Uвых(t) = .
Дифференцирующий ОУ (рис. 4.4) содержит конденсатор C на входе вместо резистора R1. Его передаточная функция имеет вид:
W(p) = = pRосC1.
а временная зависимость между Uвых и Uвх определяется выражением:
Uвых(t) = RосC1.
Дата добавления: 2019-02-08; просмотров: 390;
