Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника»




НазваниеМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника»
страница2/8
Дата конвертации24.12.2012
Размер0.5 Mb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4   5   6   7   8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Часть I. «Исследование операционного усилителя в линейном режиме»

1. Цель работы:


Исследование амплитудных и частотных свойств операционного усилителя. Изучение влияния отрицательной обратной связи на характеристики операционного усилителя.

2. Краткие теоретические сведения


2.1. Операционные усилители

Усилители постоянного тока (УПТ) являются основой для конструирования операционных усилителей (ОУ). Современные операционные усилители являются многоцелевыми элементами, выполненными в виде полупроводниковых интегральных микросхем. Они широко применяются при конструировании различных усилительных устройств, устройств возбуждения сигналов синусоидальной и импульсной форм (генераторов сигналов), фильтров и так далее.



Рис.1.1

Условное обозначение ОУ показано на рисунке 1.1. Символ означает усиление, а символ ¥ - большое входное сопротивление. Один из входов усилителя Uвх+ является неинвертирующим, другой Uвх- - инвертирующим (по аналогии с дифференциальными усилителями). Принципиальные электрические схемы ОУ, как правило, содержат несколько каскадов УПТ. При этом входной каскад всегда выполняется по дифференциальной схеме, а выходной каскад по схеме эмиттерного повторителя, обеспечивающего требуемую нагрузочною способность всей схемы.

Современные интегральные ОУ обладают высоким значением коэффициента усиления (К=104¸107), входного сопротивления (Rвх=104¸109 Ом), могут работать от разнополярных источников питания и преобразовывать электрические сигналы в широком диапазоне частот (от 0 до 107 Гц). Амплитудная и амплитудно-частотная характеристики такого усилителя аналогичны характеристикам УПТ.


2.2. Обратные связи в операционных усилителях.

Конструирование различных электронных устройств на основе ОУ производится с использованием обратных связей.

Обратной связью называется передача части энергии выходного сигнала усилителя на его вход (Рис.1.2).



Рис.1.2

Из выходной цепи во входную энергия передается через электрическую цепь обратной связи с коэффициентом передачи

.

Обратная связь называется положительной, если передаваемый ею с выхода на вход сигнал Uос = bUвых совпадает по фазе (складывается) с входным сигналом

Uвх = U1+bUвых.

Коэффициент усиления усилителя К+ с положительной обратной связью определяется выражением

,

где Ко - коэффициент усиления усилителя без обратной связи.

Обратная связь называется отрицательной если сигнал обратной связи Uос находится в противофазе (вычитается) с входным сигналом Uвх = U1-bUвых.

Коэффициент усиления усилителя К- при отрицательной обратной связи будет .

Применение отрицательной обратной связи (OOC) в усилителях существенно улучшает их параметры:

повышает стабильность коэффициента усиления, увеличивает входное сопротивление, уменьшает выходное сопротивление, расширяет полосу пропускания. Поэтому ООС широко применяется в усилительных устройствах.

Положительная обратная связь (ПОС) воздействует на параметры усилителей противоположным образом. Повышая нестабильность коэффициента усиления, она приводит усилитель к самовозбуждению, то есть переходу его в режим генератора. Поэтому ПОС используется в генераторах гармонических колебаний и импульсов.


2.3. Операционный усилитель с ООС

Операционный усилитель с отрицательной обратной связью наиболее часто применяется на практике (Рис.1.3).



Рис.1.3

Отрицательный характер обратной связи обусловлен подачей напряжения на инвертирующий вход ОУ так, что . Отрицательная обратная связь осуществляется

через сопротивления и . Так как входное сопротивление ОУ большое (принимаем , то входной ток ОУ и тогда , откуда

.

При большом коэффициенте усиления ОУ () напряжение на входе будет

и поэтому ,

откуда .


3. Экспериментальная часть


(выполняется на стендах лаборатории)


Соберите схему проведения опытов (Рис.1.4).


GAG-810 R36 (4k7) R35 (51k)




Uвх

ОСУ-20 (1) _

DA2

GAG-810 R24 (3k3)

+ Uвых ОСУ-20 (2)

Uвх

ОСУ-20 (1)


Рис.1.4


Опыт №1. Операционный усилитель с обратной связью. Коэффициент отрицательной обратной связи Коос= 51/4,7 = 10,85.

Генератор и осциллограф подключаются к резистору R36 (4k7).


1.1. Амплитудно-частотная характеристика усилителя.

Снимите амплитудно-частотную характеристику усилителя

Кус = F(f), при Um.вх =1В. (Смотрите методику снятия амплитудно-частотных характеристик).

Запишите показания в таблицу1.1.

Таблица 1.1


f (Гц)


100


1103


5103


10103


20103


50103


100103


Um.вых






















Кус






















По этим данным постройте логарифмическую амплитудно-

частотную характеристику Кус = F(logf).


1.2. Амплитудная характеристика усилителя.

Снимите амплитудную характеристику усилителя

Um.вых = F(Um.вх), при f=10кГц. (Смотрите методику снятия амплитудных характеристик).

Запишите показания в таблицу1.2.

Таблица 1.2


Um.вх (В)


0,2


0,4


0,6


0,8


1,0


1,2


Um.вых (B)



















По этим данным постройте амплитудную характеристику Um.вых = F(Um.вх).


Опыт №2. Операционный усилитель с обратной связью.

Коэффициент отрицательной обратной связи Кос=51/1 = 51.

Генератор и осциллограф подключаются к переменному резистору R24. Сопротивление резистора устанавливается и измеряется цифровым тестером (1k).


2.1. Амплитудно-частотная характеристика усилителя.

Снимите амплитудно-частотную характеристику усилителя

Кус = F(f), при Um.вх = 0,2В. (Смотрите методику снятия амплитудно-частотных характеристик).

Запишите показания в таблицу2.1.

Таблица 2.1


f (Гц)


100


1103


5103


10103


20103


50103


100103


Um.вых






















Кус






















По этим данным постройте логарифмическую амплитудно-

частотную характеристику Кус = F(logf).


2.2. Амплитудная характеристика усилителя.

Снимите амплитудную характеристику усилителя

Um.вх = F(Um.вых), при f=10кГц., (Смотрите методику снятия амплитудных характеристик).

Запишите показания в таблицу2.2.

Таблица 2.2


Um.вх (В)


0,05


0,1


0,15


0,2


0,25


0,3


Um.вых (B)



















По этим данным постройте амплитудную характеристику

Um.вых = F(Um.вх).

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 задания входного сигнала используем Audio Generator GAG-810. Включаем его в сеть кнопкой POWER, устанавливаем синусоидальную форму сигнала кнопкой WAVE FORM и необходимую амплитуду сигнала на входе (например, Uвх=1В ), при помощи ручек AMPLITUDE и ATTENUATOR (dB). Амплитуда входного напряжения измеряется на экране осциллографа ОСУ-20 на первом канале CH1. Изменяя частоту сигнала, согласно таблице, с помощью переключателей FREQ.RANGE (Hz) и лимба (круг с метками, например, F=50х100Hz) измеряем сигнал на выходе с помощью осциллографа ОСУ-20 на втором канале CH2. Для измерения амплитуды выходного сигнала используем переключатель вертикальной развертки VOLT/DIV ( от 20V до 5mV). Вычисляем коэффициент усиления и записываем его в таблицу. Повторяем данные измерения для различных частот входного сигнала, заполняя таблицу.


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 задания входного сигнала используем Audio Generator GAG-810 (См. п.п.4.1). Изменяем амплитуду сигнала на входе согласно таблице, при помощи ручек AMPLITUDE и ATTENUATOR (dB). Амплитуда входного напряжения измеряется на экране осциллографа ОСУ-20 на первом канале CH1, а амплитуда сигнала на выходе с помощью осциллографа ОСУ-20 на втором канале CH2. Повторяем данные измерения для различных амплитуд входного сигнала, заполняя таблицу.


1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника»
Методические указания предназначены для студентов специальности «Электроснабжение», изучающих дисциплину «Информационно-измерительная...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания и задания для выполнения контрольной работы для студентов заочной формы обучения по специальности 140211. 65 «Электроснабжение»
Информационно-измерительная техника и электроника : методические указания и задания для выполнения контрольной работы / Е. И. Папанцева,...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания к дисциплине и задания к контрольной работе для студентов заочной формы обучения по специальности 140211 «Электроснабжение»
Целями и задачами изучения дисциплины «Информационно-измерительная техника и электроника» являются

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconРабочая программа по дисциплине дн(М). Ф. 7 Информационно-измерительная техника и электроника

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания по выполнению лабораторных работ Дисциплина: «Инженерно-геологическое обеспечение дорожных работ»
Методические указания предназначены для студентов очной формы обучения по направлению 270100 «Строительство», специальности 270205...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «организация эвм» ижевск 2004
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по изучению методов синтеза регистров и счетчиков и их реализации...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Защита аудиовизуальной и компьютерной информации»
Для студентов специальностей: «Аудиовизуальная техника», «Бытовая радиоэлектронная аппаратура», «Сервис», специализации «сервис электронных...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по исследованию полупроводниковых диодов Санкт-Петербург
Лабораторной установки, порядок выполнения, требования к отчету и контрольные вопросы к лабораторным работам по дисциплинам «Электроника»,...

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconТемы лабораторных работ по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника» для заочной формы обучения для специальностей 1-36 01 03 Технологическое оборудование машиностроительного производства- 4 курс
Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника и микропроцессорная техника, М. Высшая школа, 2004

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» iconМетодические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Аналитическая химия»
Титримитрический анализ: Методические указания / С. Ф. Лапина. Братск: гоу впо «Бргту», 2004. 44 с


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница