Лабораторная работа № 6.
Формирование амплитудно-частотной характеристики каскадов на операционных усилителях.
Цель работы: изучение методики измерения и формирования амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилительного каскада на операционном усилителе (ОУ) и ознакомление со способами получения требуемой полосы пропускания каскада на ОУ.
Общие сведения.
Применение реактивных элементов в каскадах на ОУ позволяет получить АЧХ усилителя требуемой формы.
R2
RГ C1 R1 2 D1 6 C2
UГ RH
R3 3
Рис.1. Каскад усилителя с инвертирующей схемой включения ОУ.
 |
Порядок выполнения лабораторной работы № 5.
Исследование инвертирующей схемы усилительного каскада на ОУ.
Собрать схему представленную на рис. 1., согласно заданного варианта. RГ= 1 кОм, RH= 10 кОм, R1 =, R2=, R3=, C1=, C2=, C3=, fН=, fВ =, МН=, МВ=.
S5 R2
D1
RГ С1 К1 2
UВХ 3 6
+12 в R3 RH Осц Осц
-12 в
Рис. 1. Схема измерений по пункту 1.
RГ и RН устанавливаются переключателями S1 и S2 на макете. Плата с микросхемой вставляется в разъем в центре макета. Элементы “ обвески” расположены на платках со штырьками. Они вставляются в соответствующие схеме гнезда на макете. Измеряется АЧХ UВЫХ= F(f) при UВХ=const. Частота изменяется от 0,1 fН до 10fВ. Большой диапазон изменения частоты подразумевает использование логарифмического масштаба на горизонтальной оси графика. Рекомендуемые шкалы по частоте приведены на рис.2.
К
10 30 100 300 103 3*103 104 3*104 105 3*105 f Гц
20 60 200 600 2*103 6*103 2*104 6*104 2*105 6*105 f Гц
Рис.2. Шкалы оси частоты в логарифмическом масштабе.
В зависимости от заданных fН и fВ можно выбрать соответствующую шкалу. В таблице 1 выберем шкалу 1.
U ВХ= 0,1 В. Таблица 1.
| Частота | 104 | 3*103 | 104 | ||||||
| UH1 В | |||||||||
| КU1 | |||||||||
| КН1 |
В исследуемом каскаде одна разделительная емкость, которая определяет частотные свойства каскада на низких частотах с постоянной времени =(R1+RГ)*C1. На высоких частотах сказываются частотные свойства микросхемы ОУ. Осциллограф используется для визуального наблюдения выходного сигнала, его формы и частоты. Луч установить на середину экрана, чувствительность 2 В/дел, развертка 1 мс/дел.
Алгоритм измерения показаний следующий:
1. Переключатель S5 в положение UВХ, предел измерения вольтметра 0,3 или 1 В.
2. На генераторе устанавливается требуемая частота. Ручкой уровень выходного напряжения генератора (крайняя правая) устанавливается на вольтметре напряжение 0,1 вольт.
3. Изменить предел измерения вольтметра на 3 или 10 В и переключить S5 в положение UН. Измерить показания вольтметра и записать в таблицу.
На низких и высоких частотах предел измерения вольтметра может придется изменить на меньший, желательно чтобы стрелка вольтметра при измерении отклонялась больше чем 0,3 предела измерения.
Установить следующую частоту на генераторе и повторить алгоритм измерений и так до частоты 300 кГц.
Рассчитать коэффициент усиления каскада по напряжению KU и нормированный коэффициент усиления KH. KU=UВЫХ / UВХ; KH= KU/ KU MAX. KU MAX максимальное значение KU в строчке.
Исследование неинвертирующего каскада на ОУ.
Собрать схему изображенную на рис.3.
S5 С3 R2
С1 К1 2 Д1
RГ UВХ С2 3 6
+12 в R3 RH Осц
-12 в
Рис.3. Схема измерений по пункту 2.
На схеме два разделительных конденсатора С1 и С2 с постоянными времени C1*R1 и (R1+RГ)*C2 определяющих АЧХ на нижних частотах. На верхних частотах на АЧХ влияют шунтирующий конденсатор С3, он закорачивает резистор R2, и частотные свойства ОУ.
U ВХ= 0,1 В. Таблица 2.
| Частота | 104 | 3*104 | 105 | ||||||
| UH2 В | |||||||||
| КU2 | |||||||||
| КН2 |
Заполнить таблицу 2 по алгоритму приведенному в пункте 1. Построить графики КН1 и КН2 в зависимости от частоты, можно на одном рисунке. По графикам определить fН1, fН2, fВ1, fВ2 при МН =1,; МВ=1,, заданные по варианту. Частоты определяются по точке пересечения графика и уровня КН= 1/МН или КВ= 1/МВ.
|