Лабораторная работа № 7
Исследование работы сумматора и пропорционального усилителя на базе операционного усилителя.
Цель работы: Изучить работу сумматора трёх сигналов на базе операционного усилителя; изучить работу пропорционального усилителя на базе операционного усилителя в инвертирующем включении.
Оборудование и аппаратура:
1. Лабораторный макет № 7.
2. Микросхема ОУ Х1 – LM (аналог К140УД7).
3. РV1 - вольтметр постоянного тока 30В.
4. РV2 - вольтметр переменного тока 6В.
5. Источник питания. ОУ U4 и U5 = 20 В - величина источника.
6. Генератор сигналов звуковой частоты учебный. U1 = 1 В - амплитуда генератора, f = 1кГц – частота генератора.
7. Осциллограф.
Методические указания:
ОУ обладают большим коэффициентом усиления (до нескольких миллионов), широкой полосой пропускания (до 1.00 МГц), высоким входным сопротивлением (до нескольких МОм), низким выходным сопротивлением (сотни Ом и ниже) и малым дрейфом нуля. ОУ обозначаются в виде треугольника или прямоугольника. Инвертирующий вход обозначается кружком или знаком «—». Неинвертирующий вход никак не обозначается или обозначается знаком «+» (рисунок 7.1).
Рисунок 7. 1.
Операционные усилители получили свое название потому, что раньше они использовались в аналоговых вычислительных машинах для выполнения операций суммирования, умножения, интегрирования, дифференцирования и т. д. ОУ используется также для построения усилителей с заданными свойствами, ген 
ераторов, стабилизаторов напряжений и токов и т. д.
Рисунок 7. 2.
Каскады на операционных усилителях могут быть инвертирующими и неинвертирующими (рисунок 7. 2). Инвертирующий каскад обладает хорошими усилительными свойствами, а неинвертирующий - большим входным сопротивлением. В этих схемах: R8 обеспечивает глубокую отрицательную ОС по постоянному и переменному току; CI, R9 и С2, R11 - цепи коррекции АЧХ; R6 может отсутствовать, а сопротивление R7 равно сопротивлению источника сигнала; R12, R13 - делитель, создающий напряжение ОС.
Порядок выполнения работы:
Собрать схему пропорционального усилителя на базе ОУ согласно рисунку 7. 3.
2. Задать в качестве суммирующих источников значения Ul = 1B,U2 = 2B,U3 = 3B. Измения интервал времени снять значения выходного напряжения. Полученные результаты занести в таблицу 7. 1.
3. Рассчитать по формуле напряжение на выходе и сравнить с полученными.
Собрать схему сумматора на базе ОУ согласно рисунку 7. 4.
5. Произвести анализ схемы с помощью осциллографа. Для этого изменяя входное напряжения генератора, определить выходное напряжение усилителя. Полученные результаты занести в таблицу 7. 2. Определить коэффициент усиления по графикам и теоретически при заданных значениях сопротивлений.
6. Изменяя сопротивления R1 от 10 кОм до 1 кОм с шагом 1 кОм, определить значения выходного напряжения. Полученные результаты занести в таблицу 7. 3. Получить графики работы усилителя на базе ОУ при различных значениях сопротивлений. Определить минимальную величину R1, при которой усилитель не входит в насыщение.
7. Оформить отчет по работе.
Рисунок 7. 4. Рисунок 7. 3.
Таблица 7.1.
| t,с | 0,1 | 0,4 | 0,3 |
| UВЫХ, В |
Таблица 7. 2.
| Частота f, кГц | 0,01 | 0,05 | 0,10 | 0,50 | 1,0 | 2,0 | 5,0 | 10,0 |
| UВЫХ, мB |
Таблица 7. 3
| R1, кОм | ||||||||||
| UВЫХ, B |
UBЫХ = ∑UBЫХ 1 + UBЫХ 2 + UBЫХ 3.
UBЫХ l = U1 ·R4 / R1. UBЫХ 2 = U2 ·R4 / R2. UBЫХ 3 = U3 ·R4 / R3.
КU = UmBЫХ / UmBХ.
Содержание отчета:
1. Тема работы и цель работы.
2. Оснащение.
3. Схемы сумматора и пропорционального усилителя на базе операционного усилителя.
4. Таблицы измерений и вычислений.
5. Графики работы сумматора и пропорционального усилителя на базе операционного усилителя.
6. Выводы.
Теоретические вопросы для подготовки к лабораторной работе:
1. Назначение операционных усилителей.
2. Принцип работы сумматора.
3. Какие параметры ОУ вы знаете.
4. Схемы включения ОУ.
5. Назначение и виды обратной связи.
