ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Операционный усилитель


д) построить на одном графике внешние характеристики Uda=f(Idα) однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя при углах управления α = 0 и α=90. При построении осей координат шкалы должны начинаться с нуля.

6.  Контрольные вопросы

1.  Нарисовать вольтамперную характеристику тиристора, указав на ней характерные точки.

2.  По каким параметрам выбираются тиристоры для схемы выпрямления?

3.  При каких условиях в цепи с тиристором будет протекать электрический ток?

4.  Что такое угол управления α ?

5.  Что такое регулировочная характеристика тиристора и как она снимается экспериментально?

6.  Что такое внешняя характеристика выпрямителя и как она снимается экспериментально?

7.  Объяснить вид осциллограмм напряжений на нагрузке и на тиристоре для однополупериодной и двухполупериодной схем выпрямления.

РАБОТЫ 3-1…3-4, 3-8 ПОЛНОСТЬЮ ГОТОВЫ. В КОНЦЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНО ДОБАВИТЬ 3-8 ОСЦИЛЛОГРАФ. Прошу ДО сентября подготовить к печати 3-5…3-7. С уважением ЛР

Работа №3-5. ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

1.Цель работы

Изучение основных характеристик и параметров операционного усилителя. Знакомство с его применением в усилителях и интеграторах.

2.Описание лабораторной установки

В лабораторной работе исследуется операционный усилитель (ОУ) типа К140УД17, некоторые характеристики которого приведены в табл. 3.5.1. Передняя панель лабораторного модуля операционного усилителя представлена на рис.3.5.1. Типовая схема включения операционного усилителя типа К140УД17 приведена на рис.3.5.2.

Рис. 3.5.1 Рис. 3.5.2

На ней изображена мнемосхема исследуемого усилителя и установлены коммутирующие элементы. Лабораторный модуль позволяет исследовать характеристики и параметры инвертирующего усилителя, инвертирующего интегратора и фильтра нижних частот. Исследуемые схемы собираются на модуле установкой соответствующих перемычек. С помощью ключа SA1 на вход усилителя может быть подан постоянный сигнал от потенциометра RP1 модуля или переменный сигнал от функционального генератора. С помощью ключей SA2, SA3 и SA4 изменяются параметры соответствующих элементов схемы (табл. 3.5.2).

Для получения нужных свойств в ОУ вводят отрицательные обратные связи В ОУ с отрицательной обратной связью коэффициент усиления зависит только от параметров цепи обратной связи и не зависит параметров самого усилителя.

В простейшем случае цепь обратной связи представляет собой делитель напряжения. При этом ОУ работает как линейный усилитель. Используют две основные схемы включения ОУ, охваченного цепью ОС: инвертирующую не инвертирующую Инвертирующее включение (рис.3.5.3) применяют в большинстве аналоговых устройств.

Качественно работа инвертирующего усилителя иллюстрируется амплитудной (передаточной) характеристикой UBbIX= f(UBX) (рис. 3.5.4) и амплитудно-частотной характеристикой Ku=F(f) (рис.3.5.5).

Амплитудная характеристика усилителя (рис.3.5.4) имеет явно выраженные нелинейные участки и линейный участок. В пределах линейного участка выходное напряжение пропорционально входному напряжению. При отсутствии входного сигнала UBX = 0 выходное напряжение покоя Uовых отлично от нуля и определяет статическую погрешность ОУ. Она обусловлена напряжением смещения нуля ОУ Uсм (милливольты),средним входным током IВХ и разностью входных токов ∆IBX ОУ. Поэтому рекомендуется выбирать R2 =RlR0C/(R] + R0C). Обычно R1 > 5кОм . Устранить выходное напряжение покоя U0вых можно внешней регулировкой (балансировкой нуля). Однако лучшей гарантией получения минимального напряжения ошибок является правильный выбор типа операционного усилителя и выполнение необходимых соотношений резисторами схемы.

При этом желательно использовать в устройстве резисторы небольших номиналов. При приближении ивых к иИП ОУ выходит из линейного режима и переходит в режим ограничения с уровнем насыщения ивых max, близким к напряжению питания.

Коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя на основе идеального операционного усилителя

Ku = UBbK / UBX= — R2/R1,

где знак «минус» указывает на инверсию сигнала.

Входное сопротивление инвертирующего усилителя RBX ≈ R1.

Амплитудно-частотная характеристика Ku = F (f), представляющая собой зависимость модуля коэффициента усиления по напряжению Ки от частоты f, характеризует частотные свойства усилителя. Логарифмическая амплитудно-частотная_характеристика операционного усилителя показана на рис.3.5.5.

Схема инвертирующего интегратора на основе операционного усилителя (рис. 3.5.6), в цепи обратной связи которого установлен конденсатор С, получается установкой соответствующей.

Выходное напряжение интегрирующего усилителя (рис.3.5.7)

Uвых(t)=-1/R1C,

где U вых(0)- напряжение на выходе интегратора к моменту начала интегрирования. При подаче, например, на инвертирующий вход ОУ сигналов прямоугольной формы выходное напряжение имеет треугольную форму с тем же периодом, что и у входного прямоугольного сигнала. Амплитуда выходного напряжения интегратора при прямоугольной форме входного сигнала

ивыы = UBX ,

где tu — длительность входного импульса,

U вх амплитуда входного сигнала.

Такое включение ОУ часто используется при создании генераторов пилообразного напряжения или напряжения треугольной формы.

Избирательными усилителями (активными фильтрами) называют усилители, которые из совокупности принимаемых сигналов выбирают и усиливают только синусоидальные сигналы, занимающие определенный участок спектра частот. Активные фильтры часто реализуют, используя пассивные RCцепи и ОУ в качестве активного элемента.

Избирательные (селективные) свойства таких устройств (то есть их способность выделятъ полезный сигнал и ослаблять помехи) характеризуются их АЧХ. Избирательные усилители обладают особой формой АЧХ.

Полосу частот, в которой осуществляется усиление сигнала, называют полосой пропускания (прозрачности). Полосу частот, в которой сигналы подавляются, называют полосой заграждения. В зависимости от взаимного расположения полос пропускания и заграждения различают виды фильтров: нижних частот, верхних частот, полосовые пропускания, полосовые заграждения. Значения коэффициента передачи (усиления) в полосах пропускания и заграждения могут значительно различаться. Поэтому обычно АЧХ фильтра представляет собой зависимость его нормированного коэффициента усиления к/к0 от частоты f в логарифмическом масштабе. Фильтр нижних частот без изменения передает сигналы низкой частоты и обеспечивает затухание высокочастотных сигналов. Вид АЧХ активного фильтра нижних частот определяется типом rc фильтра.

На рис. 3.5.8 приведена схема активного фильтра, построенного на основе инвертирующего ОУ и интегратора. Такой фильтр представляет собой инвертирующий усилитель с постоянным коэффициентом усиления в полосе часто от fH=0 до fc Частота среза fc, с которой начинается уменьшение коэффициента усиления, регулируется цепью обратной связи

fc =

На частоте выше коэффициент усиления уменьшается на 20 дБ/дек, что соответствует уменьшению коэффициента усиления в два раза при удвоении частоты. Для получения АЧХ с большой крутизной применяют каскадное соединение простых_фильтров.

3.Порядок выполнения работы

3.1. Подготовить стенд для проведения эксперимента. Для этого установить соответствующие перемычки на модуле, подключить к входу операционного усилителя выход функционального генератора и. мультиметр, а к выходу ОУ — мультиметр и осциллограф. Установить переключатели SA2 и SA3 в соответствующие положения с учетом заданных преподавателем значений.

3.2. Исследование инвертирующего усилителя.

Снять и построить амплитудную (передаточную) характеристику UBblx= f(UBX) на постоянном токе при двух полярностях входного сигнала. Сопротивления резисторов установить в соответствии с указанием преподавателя. Включив электропитание, определить максимальные выходные напряжения ±UBbIX m и соответствующие ним входные напряжения ±Uвхm. Затем, изменяя входное постоянное напряжение в пределах от -1,2UBXm до + 1,2 UBXm снять амплитудную характеристику. Результаты измерений занести в табл. 3.5.3.

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.

Другие статьи


Похожая информация


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод