6.2.2. Исследование инвертирующего усилителя

Собрать исследуемую схему рис. 6.9.

Рис. 6.9. Схема исследования инвертирующего усилителя напряжения

Обратите внимание, что прямой вход ОУ заземлен, в отличие от предыдущей схемы. Снять амплитудную характеристику по аналогии с предыдущей схемой п.6.2.1.1, результаты занести в таблицу 6.3.

Таблица 6.3

	0

Исследовать работу усилителя при переменных сигналах по аналогии с предыдущей схемой (п. 6.2.1.2), кроме опыта по определению частоты среза.

6.2.3. Исследование инвертирующего сумматора

Собрать исследуемую схему рис. 6.10, предназначенную для суммирования постоянного и переменного входных сигналов. На первый вход от ИПН2 подается регулируемое постоянное напряжение, а на второй вход– переменный сигнал с генератора. С выхода снимается суммарное напряжение.

Исследование производить в следующей последовательности:

Рис. 6.10. Схема исследования инвертирующего сумматора

• Установить ИПН2 на ноль.

• Переключатель входа первого канала осциллографа включить в положение (открытый вход) для наблюдения полного сигнала.

• Установить на генераторе синусоидальное напряжение амплитудой 200 мВ, 1 кГц.

• Плавно увеличивая напряжение ИПН2, наблюдать выходное напряжение до появления нелинейных искажений типа «ограничение». Описать результаты в словесной форме.

• Установить такое напряжение ИПН2, при котором наблюдается неискаженный выходной сигнал. Зарисовать осциллограммы входных и выходных напряжений с учетом масштабов, сдвига по фазе и положения оси абсцисс (линии развертки). Измерить мультиметром напряжения на ИПН2 и на выходе сумматора ( ). Результаты записать в протокол.

6.3. Обработка результатов

Выписать из справочника паспортные данные микросхемы ОУ КР140УД608 [8,9].

6.3.1. Неинвертирующий усилитель

По результатам экспериментов п. 6.2.1 выполнить следующие вычисления и построения:

6.3.1.1. Построить положительную ветвь АХ по данным табл. 6.2.

Рис. 6.11. Амплитудная характеристика неинвертирующего усилителя напряжения.

Отрицательную ветвь отобразить симметрично относительно начала координат (см. пунктир на рис. 6.11). В выводах отметить, проходит ли АХ точно через начало координат.

Определить коэффициент усиления по напряжению по формуле

. (6.26)

Сравнить полученное значение с теоретической величиной (6.7).

Сравнить U_вх и U ^ в табл. 6.2 и сделать вывод о выполнении принципа ВКЗ.

Найти выходные токи усилителя и ОУ по (6.8), (6.9) соответственно. Оценить степень нагрузки ОУ, используя паспортные данные.

6.3.1.2. Построить временные диаграммы входного и выходного синусоидальных сигналов для случая без искажений. По отношению амплитуд найти K_U и сравнить со значениями, полученными по (6.7),(6.26).

Опишите наблюдения для случаев, когда на вход подавались треугольное и прямоугольное периодические напряжения. Обратите внимание на соответствие форм входного и выходного сигналов.

Построить временные диаграммы для случая нелинейных искажений и объяснить причину их появления.

Определить частоту единичного усиления f₁ ОУ по формуле

f₁ = (6.27)

где – коэффициент усиления на постоянном токе, который определён выше по (6.26).

Сравнить f₁ с паспортными данными ОУ. Определить постоянную времени усилителя,

, (6.28)

характеризующую его инерционность. Этот параметр является важнейшим при анализе работы усилителя в динамическом режиме. За время, равное , переходный процесс затухает в ℮ раз (т.е. в 2,72 раза). Поведение усилителя в динамическом режиме описывается передаточной функцией по Лапласу, которая имеет вид

(6.29)

где p – оператор Лапласа.

Записать (6.29) в числовой форме с учетом найденного значения и измеренного .

Построить ЛАЧХ усилителя в диапазоне от 1 Гц до 1 МГц по формуле, которая получается из (6.29) при :

.

Построить ФЧХ усилителя по формуле

Определить сдвиг по фазе между выходным и входным напряжениями на частоте среза.