3.7. Измерения параметров усилителей

3.7.1. Измерение входного сопротивления

Процедуру измерения иллюстрирует обобщенная схема, представленная на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Схема для пояснения способа измерения R_ВХ

Измерение R_ВХ фактически основано на определении коэффициента передачи резистивного делителя, образованного R_ДОБ и R_ВХ. Зная величину

R_ДОБ и измеряя U_ВХ и U₁, можно вычислить значение R_ВХ

Величина U_ВХ определяется установленной амплитудой выходного сигнала источника, а величина U₁ определяется с помощью вольтметра, подключенного к входу усилителя. Величину U₁ можно также определить через измеренное выходное напряжение U₂ на основе известного значения коэффициента усиления каскада: U₁=U₂/K.

3.7.2. Исследование частотных характеристик

Эквивалентная схема усилителя с разделительным конденсатором на его входе представлена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Эквивалентная схема усилителя с

разделительным конденсатором на входе

Разделительный конденсатор С_Р вместе с входным сопротивлением R_ВХ образует Г-образную RC-цепочку дифференцирующего типа, коэффициент передачи которой имеет вид передаточной функции первого порядка:

АЧХ такой цепочки описывается модулем выражения (3.23) и имеет завал в области низких частот, начиная с частоты ω₀, со скоростью спада 6 дБ/окт. Это определяет завал АЧХ усилителя в области низких частот.

3.7.3. Измерение коэффициента усиления ду

Для дифференциального усилителя производится измерение коэффициента усиления дифференциального сигнала и коэффициента ослабления синфазной составляющей.

Дифференциальный входной сигнал можно смоделировать простейшим образом, подавая на входы ДУ раздельно два противофазных сигнала с одинаковыми амплитудой и частотой. Тогда с учетом инверсии усиленного сигнала по инвертирующему входу на выходе ДУ будет усиленная сумма этих сигналов. Действительно, если

тогда

3.8. Описание лабораторных установок

На рис. 3.11, 3.12, 3.13 представлены схемы трех виртуальных макетов исследуемых усилительных каскадов на ОУ.

Р ис. 3.11. Схема виртуального макета инвертирующего усилителя на ОУ.

Файл “lab_2a-1.ewb”

Рис. 3.12. Схема виртуального макета неинвертирующего усилителя на ОУ.

Файл “lab_2a-2.ewb”

Рис. 3.13. Схема виртуального макета дифференциального усилителя на ОУ.

Файл “lab_2a-3.ewb”

В указанных макетах использован ОУ типа μA741. Наиболее близким ему аналогом среди отечественных ОУ является микросхема К140УД7.

Основные параметры ОУ μA741:

• Коэффициент усиления – 200 000.

• Полоса пропускания (частота единичного усиления) – 1.5 МГц.

• Напряжение смещения нуля – 0.8 мВ.

• Входное сопротивление – 2 МОм.

• Выходное сопротивление – 75 Ом.

• Коэффициент ослабления синфазной составляющей – 90 дБ.

• Скорость нарастания выходного напряжения – 0.7 В/мкС.

• Питание – двухполярное, напряжением (+/-) 15 В.

• Ток потребления – 1.7 мА.

Реальная установка для проведения экспериментальных исследований состоит из макета и измерительных приборов, в число которых входят: осциллограф, генератор входных сигналов, вольтметры, источник питания.

Макет представляет собой плату, на которой через установленные гнезда с помощью внешних перемычек и элементов можно собрать любую из трех исследуемых схем. Подключение измерительных приборов осуществляется с помощью кабелей через соответствующие разъемы на плате макета.