3. Задания и методические рекомендации
В лабораторной работе используется ОУ с внутренней частотной коррекцией, размещенный в модуле № 9 вместе с элементами, необходимыми для построения на его базе исследуемых устройств (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Передняя панель модуля № 9
3.1. Измерение напряжения смещения uсм
Напряжение смещения нуля UСМ – это постоянное напряжение, которое необходимо подать на вход ОУ, чтобы напряжение на его выходе стало равным нулю. Поскольку величина UСМ мала, то для ее определения можно воспользоваться следующим приемом: собрать на основе исследуемого ОУ усилитель с большим коэффициентом усиления, заземлить его вход и измерить выходное напряжение UВЫХ, по которому вычислить UСМ.
3.1.1. Соберите схему, приведенную на рис. 3.2. Коэффициент усиления на постоянном токе по неинвертирующему входу рассчитайте по формуле:
.
Поэтому напряжение смещения UСМ ≈ 10-3UВЫХ.
Рис. 3.2. Схема измерения напряжения смещения ОУ
3.1.2. Измерьте вольтметром и осциллографом с открытым входом выходное напряжение и рассчитайте UСМ.
3.2. Балансировка оу
Для балансировки изучаемого ОУ предусмотрены специальные выводы, к которым подключается внешний подстроечный резистор R17, его подвижный контакт соединяется с источником напряжения (рис. 3.1).
3.2.1. Дополните рис. 3.2 схемой балансировки ОУ, используя резистор R17.
3.2.2. Изменяя сопротивление резистора R17, установите на выходе ОУ равное нулю напряжение.
Примечание. В дальнейшем при построении на базе ОУ различных устройств цепь балансировки не отключайте.
3.3. Снятие ачх оу без обратной связи.
Непосредственное снятие АЧХ ОУ затруднено: из-за большой величины коэффициента усиления ОУ в полосе пропускания на его вход необходимо подавать очень маленькие по величине калиброванные сигналы. Поэтому обычно ОУ охватывают цепью отрицательной обратной связи с параметрами, обеспечивающими фиксированный коэффициент усиления на постоянном токе.
На рис. 3.3 приведена схема, позволяющая с достаточной на практике точностью снять АЧХ ОУ. Она представляет собой модификацию инвертирующего усилителя с единичным коэффициентом усиления по постоянному току, потому что сопротивления резисторов R11 и R12, соединяющих источник сигнала (ГНЧ) и выход усилителя, равны.
Рис. 3.3. Схема для измерения АЧХ ОУ без обратной связи
Входным напряжением ОУ является дифференциальное напряжение UД, равное падению напряжения на резисторе R3. С изменением частоты входного сигнала при постоянстве его амплитуды напряжение UД будет изменяться. Коэффициент усиления на частоте f равен:
KU(f) =UВЫХ(f)/UД(f).
Вместо
UД
можно измерять напряжение в точке А,
которое равно: UA = UД
,
KU(f)=
× 
≈ 100 ×
.
При измерениях амплитуду напряжения ГНЧ следует выбрать как можно большей, но усилитель еще должен работать в линейном режиме.
3.3.1. Соберите схему, приведенную на рис. 3.3, и снимите АЧХ ОУ. Данные измерений занесите в табл. 3.1.
Таблица 3.1
АЧХ ОУ без обратной связи
f, кГц |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
50 |
100 |
200 |
UВЫХ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UA, B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KU |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3.2. Постройте АЧХ ОУ в двойном логарифмическом масштабе. Обратите внимание: верхняя граничная частота fВ меньшее 20 Гц, т. е. полоса пропускания ОУ без обратной связи очень узкая.