Разработка лабораторного макета и лабораторной работы по исследованию инвертирующего усилителя на операционном усилителе

ДЕПАРТАМЕНТ ПО АВИАЦИИ МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВЫСШИЙ АВИАЦИОННЫЙ КОЛЛЕДЖ Пояснительная записка Курсового проекта по теме:

«Разработка лабораторного макета и лабораторной работы по исследованию инвертирующего усилителя на операционном усилителе»

По дисциплине: Схемотехника Минск 2012 г.

Содержание Введение Лабораторная работа «Исследование инвертирующего усилителя на операционном усилителе»

Заключение

Литература ВВЕДЕНИЕ В данной курсовой работе требуется разработать лабораторный макет, инвертирующего усилителя на операционном усилителе, а также лабораторную работу по исследованию инвертирующего усилителя на операционном усилителе Для выполнения курсового проекта требуется определенные знания и навыки по радиоэлектронике.

Лабораторная работа ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ инвертирующий усилитель операционный стенд Цель работы: экспериментальное исследование параметров инвертирующего усилителя на операционном усилителе.

Теоретические сведения:

Так как операционный усилитель (ОУ) имеет большой коэффициент усиления по напряжению, то даже малое дифференциальное входное напряжение, которое может возникнуть из-за ассиметрии входного каскада или нестабильности элементов входной цепи, способно перегрузить ОУ и вызвать смещение от 0 до. Тогда ОУ окажется в состоянии насыщения и потеряет способность усиливать. Кроме того зависит от температуры и .

Вследствие указанных причин ОУ почти всегда применяется с глубокой ОС, которая обеспечивает получение хорошей стабильности и нуля выходного напряжения. Чаще других применяются параллельная ООС по напряжению.

Рисунок 1. Схемы инвертирующего усилителя на базе ОУ с внешней ООС (без цепи питания и частотной коррекции) Это базовая схема, на основе которой строятся почти все остальные. Название усилителя говорит о том, что входной сигнал должен подаваться на инвертирующий вход. Сигнал ОС тоже должен подаваться на инвертирующий вход (только тогда ОС OOC). Также ОС оказывается параллельной и по напряжению.

Для идеального ОУ:

Учитывается также, что ограничено, и можно считать

Следовательно, ток, протекающий через резистор R1, равен току, протекающий через. Так как, то всё входное напряжение падает на резисторе R1:

а всё выходное напряжение падает на резисторе :

.

Отсюда коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя с ОС:

Входное сопротивление:

Выходное сопротивление, так как даже без ОС; кроме того, здесь ОС — отрицательная по напряжению, она понижает выходное сопротивление; глубина её бесконечна, так как

Уравнение показывает, что коэффициент усиления инвертирующего усилителя определяется только сопротивлением резисторов и не зависит от характеристик самого ОУ. Знак «-» указывает на инвертирование.

Недостатком инвертирующего усилителя является невысокое (на практике 10 кОм). Выбрать большим нельзя, так как необходимо увеличивать. При высокоомных, инвертирующий усилитель становится неустойчивым из-за влияния входной дифференцирующей ёмкости. Простейший способ снижения — подключение его к выходу ОС через делитель, .

Коэффициент передачи от входа, а меньше, чем к зажимам выхода. Благодаря этому при том же требуемое оказывается большим, что и повышает входное сопротивление.

Конструктивное исполнение лабораторного макета Рисунок 2 Инвертирующий усилитель на TL072CN

Инвертирующий усилитель выполнен на микросхеме TL072CN запитывается от сети 220 В, через выпрямитель, с него на микросхему подаётся 14 В. На панели находятся гнёзда для измерений (Вход, корпус, выход, корпус,) и позиционные переключатели для изменения сопротивлений на входе и в цепи ОС. Сопротивления во входной цепи: 1 положение — обрыв цепи, 2 положение — 1кОм, 3 положение — 910 Ом, 4 положение — 680 Ом, 5 положение — 580 Ом. Сопротивления в цепи ОС: 1 положение — корпус, 2 положение — 100кОм, 3 положение — 91 кОм, 4 положение — 82 кОм, 5 положение — 68 кОм Оборудование: Лабораторный макет «Инвертирующий усилитель на TL072CN «, генератор, осциллограф.

Рисунок 3

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретические сведения по инвертирующему усилителю на ОУ.

2. Собрать лабораторный стенд согласно рисунку 3.

3. С разрешения преподавателя включить лабораторную установку.

4.Определения коэффициента усиления инвертирующего усилителя на ОУ.

4.1Подать синусоидальный сигнал на вход операционного усилителя.

4.2 С подключенного генератора подать на вход лабораторного макета синусоидальный сигнал. Получить на экране осциллографа устойчивое положение одного периода гармонического сигнала, на входе лабораторного макета. Осциллограмму следует зарисовать, указав значения амплитуды.

4.3 Осциллограф подключить на выход исследуемой схемы и измерить амплитуду выходного сигнала Umвых. Осциллограмму следует зарисовать, указав значения амплитуды.

4.4 Рассчитать коэффициент усиления напряжения, используя амплитудные значения входного и выходного напряжений:

.

4.5 Повторить пункты 4.3−4.4 для четырёх случаев изменения сопротивления на входе путем переключения позиционного переключателя.

4.6 Сделать вывод.

4.7 По полученным данным произвести расчет коэффициента усиления напряжения неинвертирующего усилителя, как в относительных единицах, так и децибелах KдБ = 20lgK. Измеренные и рассчитанные данные занести в таблицу 1.

5. Пункты 4.3−5 повторить при изменении сопротивления в цепи ОС с помощью позиционного переключателя. Данные измерить и занести в таблицу 1.

Таблица 1- Передаточная характеристика неинвертирующего усилителя

7. Сделать вывод о зависимости коэффициента усиления инвертирующего усилителя от величины сопротивления резисторов во входной цепи и в цепи ОС и собственного коэффициента усиления ОУ.

8.Выключить установку и разобрать схему.

9. Представить измеренные и расчетные данные преподавателю на подпись.

10. Оформить отчет.

Контрольные вопросы

1.Понятие и схема включения инвертирующего усилителя на ОУ

2.Какая ОС используется в инвертирующем усилителе на ОУ?

3.Изменяется ли коэффициент усиления инвертирующего усилителя на ОУ с изменением частоты входного сигнала? (Ответ пояснить)

4. Где используются инвертирующие усилители на практике (привести несколько примеров)?

5. В чём недостатки основной схемы инвертирующего усилителя на ОУ? Каковы пути их устранения?

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Название и цель лабораторной работы.

2. Схема электрическая принципиальная инвертирующего усилителя

(на схеме указать номиналы резисторов.)

3. Результаты измерений и расчетов в виде осциллограмм, формул, таблиц

4. Ответы на контрольные вопросы

5. Аргументированные выводы о проделанной работе.

Заключение

В результате проделанной работы был разработан и выполнен лабораторный макет инвертирующего усилителя на ОУ. Обеспечена устойчивая работа ОУ серии TL072CN. А также выполнена лабораторная работа по его изучению.

1.Терещук Р. М., Терещук К. М., Седов С. А. Полупроводниковые приёмно;

усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. — Киев.: Наукова думка, 1981.-377 с.

Тараблин Б.В., Лунин Л. Ф., Смирнов Ю. Н. Интегральные микросхемы. Справочник. — М.: Радио и связь, 1983. -528 с.