Цель работы: Дать практические навыки работы со схемами дифференциальных усилителей.
Схема дифференциального усилителя показана на рис. 14. Для инвертирующего входа можно записать
.
Рис. 14
|
Для неинвертирующего входа
.
Поскольку еи» ен, напряжение на выходе ОУ будет определяться как
.
Если R 1 = R 3, а R 2 = R 4, то
,
т. е. на выходе ОУ получаем разность входных напряжений, умноженную на постоянный коэффициент. Если R 1 = R 2, то при сохранении условия R 1 = R 3, а R 2 = R 4
.
Порядок выполнения работы
1. Подобрать сопротивления резисторов R1, R2, R3 и R4 в пределах (1...100) кОм так, чтобы R 2 / R 1 £ 3, R 3 = R 1, а R 2 = R 4.
2. Собрать схему дифференциального усилителя (рис. 15). К инвертирующему входу подключить датчик сигнала (ДС), установив переключатель в положение "Постоянное". Установить на выходе источника постоянного напряжения (1...2) В и подключить его к неинвертирующему входу ОУ. Подключить вольтметры к инвертирующему входу и выходу ОУ.
Рис. 15
3. Включить питание стенда. Изменяя входное напряжение с помощью датчика сигнала, измерять напряжение на выходе ОУ и его инвертирующем входе (10...15) измерений. Результаты занести в таблицу 2. Отключить питание стенда.
Таблица 2
| U 1, В | –5 | –4,5 | … | |
| U вых, В | ||||
| D U вх, В |
4. Рассчитать D U вх = U 2 – U 1 для каждой точки. Результаты занести в таблицу 2. По результатам построить график U вых = f (D U вх).
5. Подобрать R 2 = R 1 и, сохранив условие R 1 = R 3, а R 2 = R 4, повторить пп. 3 и 4.
Рис. 16
|
6. Подобрать сопротивление резистора R5 в пределах 510 Ом... 1 кОм и конденсатор С1. Собрать схему, показанную на рис. 16.
7. Рассчитать с помощью программы MathCAD амплитуду и фазовый сдвиг напряжения и вх2 при частоте fu вх1 = 1 кГц. Для этого сначала необходимо построить частотные характеристики цепочки R5-С1, коэффициент передачи которой определяется как
.
Определив амплитуду и фазовый сдвиг напряжения и вх2, можно построить график входных и выходного напряжений схемы. Программа, позволяющая провести все вычисления при R 5 = 1 кОм и С 1 = 0,1 мкФ, приведена на рис. 17.
Рис. 17
8. Проверить полученные результаты с помощью модели дифференцирующего усилителя, показанной на рис. 18а. Результаты моделирования показаны на рис. 18б.
а
| 
б
|
Рис. 18
9. Подключить генератор синусоидального напряжения к свободному выводу R3 (установить частоту напряжения ЗГ 1 КГц и амплитуду 1 В).
Подключить питание стенда. По осциллографу установить амплитуду входного напряжения U вх1 = 1 В. Зарисовать в одних осях осциллограммы U вх1(t), U вх2(t) и U вых(t). Отключить питание стенда.
10. Установить R 2 = R 1 и повторить пп. 7–9. Отключить питание стенда.
Содержание отчета
1. Схемы исследуемых усилителей.
2. Таблица 2 и график U вых = f (D U вх).
3. Осциллограммы по пп. 7–10.
