1. Теоретическая часть

Д ифференциальный усилительный каскад (рис. 4.1) имеет два входа Uвх1, Uвх2 и усиливает разность напряжений , приложенных к ним.

Рис. 4.1 Дифференциальный усилитель.

При абсолютной симметрии схемы: Rк₁= Rк₂= rк и одина­ковых характеристиках транзисторов VT1, VT2, дифференциаль­ный каскад не усиливает синфазный сигнал и инвариантен к из­менению температуры окружающей среды. Поэтому усилитель­ные каскады этого типа применяют при построении усилителей постоянного тока (УПТ).

Основные параметры дифференциального каскада по пере­менному току:

- входное дифференциальное сопротивление каска­да

; (4.1)

- входное синфазное сопротивление каскада

(4.2)

- выходное сопротивление каскада ; (4.3)

- коэффициент усиления по напряжения каскада при холо­стом ходе

(4.4)

где R_Г - внутреннее сопротивление источника сигнала Uвх1(Uвх2);

- коэффициент усиления напряжения каскада под нагрузкой Rн

. (4.5)

Н а практике, идеальной симметрии схемы дифференциаль­ного усилителя достичь невозможно. С целью улучшения характе­ристик УПТ применяют операционные усилители (ОУ) в инте­гральном исполнении. ОУ - высококачественные УТП, предназна­ченные для выполнения различных операций над аналоговыми величинами. На принципиальных схемах ОУ изображают без до­полнительного поля (рис. 4.2а) и с дополнительным полем (рис. 4.2б):

a) б)

NC - вывод балансировки;

FC - вывод частотной коррекции;

| - корпус;

Е - выводы напряжения питания

Э квивалентная схема ОУ для низких частот (рис. 4.3) ис­пользуется в инженерных расчетах схем, содержащих ОУ.

рис. 4.3 Эквивалентная схема ОУ для низких частот.

Основные параметры ОУ условно разделяются на входные, выходные и характеристик передачи. В приложении 3 даны пара­метры ОУ 140 УД608, используемые в принципиальных схемах лабораторных работ.

2. Методические указания к выполнению работы

1 . Макет лабораторной работы (№4).

Рис 4.4. Макет лабораторной работы № 5.

Данные усилителей: Ek=15 В; Еэ=-15 В; Rk_l=Rk₂=3 кОм;

Rэ=3 кОм; R_l= 100 Ом; R₂=200 кOM; R₃=100 кОм; R₄=510 Oм;

Rн=62 кОм; VT1,VT2-KT315Г; DAK 140 УД 608.

2. Снять и построить передаточную характеристику усили­теля uвых = f(Uвх₁) при Uвx₂=0. Для этого с помощью соединительных проводников подключить источники сигналов Е₁ (гнездо х1) и Е₂ (гнездо х2) к входам дифференциального усилителя (гнезда х4 и х6). Установить Е₂= Uвх₂=0. Изменять Е₁=Uвх₁ от -0,6В до +0,6В и фиксировать потенциалы коллекторов Uk_l и Uk₂ (гнезда хЗ и х5). Определить из передаточной характеристики коэффици­ент усиления К на линейном участке, напряжение смещения Ucм (значение выходного напряжения Uвых=Uk₁-Uk₂ при Uвх₁=0), максимальные значения выходного напряжения Uk₁ и Uk₂, соответ­ствующие участкам насыщения.

3. Исследовать ослабление усиления синфазного сигнала Ucинф=Uвх₁=Uвх₂ и усиление дифференциального сигнала Uдиф=Uвх₁-Uвx₂. Для этого измерить потенциалы коллекторов Uк₁ и Uк₂ и оп­ределить Uвых для двух случаев:

а) Uвх₁=Uвх₂=0 В, Uдиф=0, Uсинф=0 В;

б) Uвх₁=Uвх₂=0.4 В, Uдиф=0, Uсинф=0.4 В.

Определить ко­эффициент усиления синфазного сигнала Ксф и дифференциально­го сигнала К.

4.Произвести балансировку ОУ путем компенсации на вхо­де напряжения смещения Uсм. Для этого подключить источник Е₂ на вход делителя R₃ , R₄ (гнездо х8) с ослаблением сигнала 1:5000. Вращая ручку "Е₂" , добиться значения выходного напря­жения ОУ Uвх не более 0.1-0.2В и зафиксировать значение сигнала Е_2.Определить напряжение смещения ОУ.

5. Подключить источник сигнала Е₁ на вход делителя R₁, R₂ (гнездо х7) с ослаблением 1:2000. Не изменяя балансировки ОУ, снять передаточную характеристику Uвых=f(Uвx) , где Uвх=Е₁/50000. Снятие характеристики следует начать с установки максимального отрицательного напряжения -E₁ (ручку "Е₁" по­вернуть в крайнее правое положение).

6. Определить выходное сопротивление усилителя. Для это­го повторить балансировку ОУ при Е₁=0. Затем повернуть ручку "Е₁" в крайнее правое положение и, вращая ее, установить на вы­ходе усилителя ориентировочное значение Uвых = 4-5 В и зафик­сировать его. Нажать кнопку S₁ и при подключенной нагрузке Rн зафиксировать значение Uвых (х9).