Лабораторно-практическое занятие №3

ПРИМЕНЕНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Цель работы

 

Изучение свойств усилителей напряжения, интегратора, триггера Шмитта и мультивибратора на основе операционно­го усилителя (ОУ).

 

Объект исследования

На схемной панели (рис. 3.1) расположены: операционный усилитель типа К553УД2 и цепи обратной связи, позволяю­щие создать на его основе инвертирующий усилитель, изби­рательный усилитель, интегратор, триггер Шмитта и мульти­вибратор.

Параметры ОУ: коэффициент усиления Ки≥20*10³ вход­ное сопротивление rвх ≥ ЗОО кОм; напряжение смещения Uсм ≤7,5 мВ: входные токи Iвх ≤1,5 нА; максимальное вы­ходное напряжение Uвых,max = 10 В; напряжение источника питания Uип =15 В: сопротивление нагрузки Rн ≥ 2 кОм; час­тота единичного усиления f₁ ≤1мГц.

Для измерения напряжений на входе и выходе усилите­лей используются цифровые измерительные приборы. Изме­рение сигналов на выходе интегратора, триггера Шмитта и мультивибратора осуществляется осциллографом.

Подготовка к занятию

1. Изучите принцип действия инвертирующего усилителя, интегратора, избирательного RС-усилителя с интегродифференцирующей обратной связью, триггера Шмитта и мульти­вибратора §§ 3.11, 4.5 [1], § 8.7 [2].

2. Начертите схему инвертирующего усилителя, рассчи­тайте его коэффициент усиления Кu (исходные данные для расчета приведены в табл. 3.1).

3. Начертите схему интегратора и приведите примерный вид осциллограммы выходного напряжения, если на вход по­даются прямоугольные, знакопеременные, симметричные им­пульсы. Рассчитайте (см. табл. 3.1) Uвых,max, если Uвх,max =ЗВ.

4. Начертите схему избирательного RC— усилителя с интегродифференцирующей обратной связью. Приведите примерный вид АЧХ усилителя и рассчитайте его квазирезонансную частоту f₀.

5. Начертите схему триггера Шмитта и его передаточную характеристику. Рассчитайте значения Uвкл и Uвыкл. Для зве­на ПОС используйте значения сопротивлений резисторов ин­вертирующего усилителя (табл. 3.1), максимальное значение напряжения на выходе операционного усилителя Uвых,max =10 В.

6. Начертите схему и рассчитайте частоту сигналов на выходе симметричного мультивибратора. Для звена ПОС ис­пользуйте значения сопротивлений резисторов инвертирую­щего усилителя (табл. 3.1), для звена ООС—значения со­противления резистора и емкости конденсатора, приведены в табл. 3.1.

 

 

Таблица 3.1

 

	Инвертирующий усилитель	Избирательный усилитель	Интегратор	Мультивибратор
№ брига- ды	Rос кОм	R1 кОм	R1 кОМ	R2 кОм	C1=С2 нФ	Rос мкФ	R1 кОм	f Гц	R2 кОм	C нФ
1.			1.0			0.033
2.			2.0			0.025
3.		5.1	1.5			0.033
4.		3.9	1.0			0.015
5.		8.2	1.1		6.8	0.022
6.		7.5	1.3			0.025
7.			1.0			0.015
8.			1.5		6.8	0.033
9.			7.5			0.025
10.		6.2	8.2			0.015

Содержание занятия

 

1. Исследуйте инвертирующий усилитель:

а) при частоте f=l кГц снимите и постройте аплитудную характеристику усилителя в режиме холостого хода;

б) по результатам эксперимента определите Kuoc и срав­ните его с расчетным значением.

2. Исследуйте избирательный RC— усилитель:

а) определите частоту квазирезонанса fo и сравните ее с расчетной;

б) определите нижнюю fн и верхнюю {в частоты полосы пропускания и сравните их с экспериментальными значениями, занесите ре­зультаты в протокол и постройте соот­ветствующую характеристику.

3. Исследуйте интегратор:

а) от генератора ГЗ-36А подавайте на вход интегратора прямоугольные знакопеременные симметричные импульсы Uвх=3 В с частотой повторения, заданной в табл. 3.1;

б) измерьте Uвых,max с помощью осциллографа;

в) зарисуйте осциллограммы входного и выходного на­пряжений;

r) сравните полученные результаты с предполагаемыми.

4.* Исследуйте триггер Шмитта:

а) снимите и постройте передаточную характеристику;

б) сравните значения Uвкл и Uвыкл с расчетными.

5. Исследуйте мультивибратор:

а) зарисуйте осциллограмму и измерьте с помощью ос­циллографа максимальное значение выходного напряжения, а также его частоту;

б) сравните измеренную частоту с расчетной.

Методические указания

 

1. Для определения частоты квазирезонанса fo избира­тельного усилителя, необходимо изменять частоту генератора синусоидальных колебаний до тех пор, пока выходное напря­жение усилителя не станет максимальным. Значение входно­го сигнала должно быть неизменным и равным ≈200 мВ. Для определения нижней fн и верхней fв частот полосы про­пускания необходимо плавно изменять частоту генератора ниже и выше частоты fo до тех пор, пока выходное напря­жение не станет равным 0,707 Uвых,max. измеренным на час­тоте fo.

2. При исследовании интегратора на его вход подается на­пряжение прямоугольной формы с выхода генератора низко­частотных сигналов ГЗ-36А.

3. При сборке схем триггера Шмитта и мультивибратора звено положительной обратной связи составьте из резисторов, использованных Вами в схеме инвертирующего усилителя. 4. При исследовании схемы мультивибратора в качестве звена отрицательной обратной связи используйте сборку, сос­тоящую из конденсатора С₁ и резистора R_ОС.