3.4. Инвертирующий усилитель

3.4.1. Соберите на базе модуля № 9 в соответствии с рис. 3.4, а инвертирующий усилитель и снимите его АЧХ, подавая на вход напряжение с ГНЧ амплитудой 100 мВ. Измерения выполняйте на частотах, указанных в табл. 3.1. Составьте таблицу, содержащую результаты измерений.

Рис. 3.4. Усилители на ОУ: а – инвертирующий; б – неинвертирующий

3.4.2. Постройте АЧХ на том же рисунке, на котором построена АЧХ ОУ без обратной связи. Определите граничную частоту усилителя f_В^И.

3.4.3. Сравните значение коэффициента усиления на частоте 50 Гц со значением, рассчитанным из выражения:

К^И_ИОС = –R_OC/R = –R9/R3.

3.4.4. Определите входное сопротивление усилителя на частоте 50 Гц, измерив поочередно выходные напряжения U′_ВЫХ и U_ВЫХ соответственно при резисторе R3, подключенном последовательно резистору R18 = 10 кОм, и без него. Входное сопротивление

.

Сравните полученное значение с теоретическим (R^И_ВХ =R3).

3.4.5. Убедитесь в том, что усилитель является инвертирующим.

3.5. Исследование неинвертирующего усилителя

3.5.1. Соберите на базе модуля № 9 в соответствии с рис. 3.4, б неинвертирующий усилитель, снимите его, постройте ее на том же рисунке, на котором построена АЧХ ОУ без обратной связи. Определите граничную частоту усилителя f_В^Н. Амплитуду входного сигнала возьмите равной 200 мВ.

3.5.2. Сравните значение коэффициента усиления на частоте 50 Гц со значением, рассчитанным из выражения:

К^Н_ИОС  = (R1 + R3)/R3.

3.5.3. Убедитесь в том, что входное сопротивление неинвертирующего усилителя значительно больше входного сопротивления инвертирующего усилителя. Для этого проведите измерения, описанные в п. 3.4.4. Объясните полученный результат.

3.6. Суммирующий усилитель

3.6.1. Предложите и соберите схему суммирующего усилителя, выходное напряжение которого равно: U_ВЫХ = –(U₁ + 10U₂).

3.6.2. Проверьте правильность работы схемы для сигналов u₁(t) = u₂(t) =U_m × sin2πft. Зарисуйте осциллограммы входных и выходного сигналов при f = 50 Гц и U_m = 200 мВ.

4. Отчет

В отчет необходимо включить:

• цель лабораторной работы;

• схему измерения напряжения смещения ОУ, схему для измерения АЧХ ОУ без обратной связи, схемы всех изученных линейных устройств на ОУ;

• экспериментальные данные;

• характеристики ОУ и линейных устройств на нем, полученные из экспериментальных данных;

• осциллограммы входных и выходных сигналов изученных линейных устройств на ОУ;

• выводы.

5. Вопросы и задания для самопроверки

• Какие усилители принято называть операционными?

• Назовите основные параметры, характеризующие реальный ОУ.

• К какому классу относится ОУ?

• Почему один из входов ОУ называется инвертирующим, а второй – неинвертирующим?

• Что такое напряжение смещения ОУ?

• Назовите две схемы включения ОУ.

• Исходя из вида обратных связей в схемах с инвертирующим и неинвертирующим включением ОУ, сделайте вывод о том, для какой из них входное сопротивление больше.

• С какой целью в ОУ осуществляют частотную коррекцию АЧХ?

• Чем объясняется широкое использование ОУ?

• Что такое обратные связи в усилителях, как они используются при построении конкретных устройств на базе ОУ?

• Поясните принцип построения инвертирующего и неинвертирующего усилителей на базе ОУ.

• Как определяется коэффициент усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителей?