Практическое занятие №1
Изучение методов измерения основных параметров операционных усилителей
Характеристики операционного усилителя.
Цели:
1. Измерение входных токов операционного усилителя (ОУ).
2. Оценка величин среднего входного тока и разности входных токов ОУ.
3. Измерение напряжения смещения ОУ.
4. Измерение дифференциального входного сопротивления ОУ.
5. Вычисление выходного сопротивления ОУ.
6. Измерение скорости нарастания выходного напряжения ОУ.
Приборы и элементы:
- вольтметр;
- амперметр;
- осциллограф;
- функциональный генератор;
- источник напряжения;
- резисторы;
- операционный усилитель LM 471.
Паспортные данные ОУ LM741:
• средний входной ток ОУ 0,08 мкА;
• разность входных токов ОУ 0,02 мкА;
• напряжение смещения ОУ 1 мВ;
• входное сопротивление ОУ 2 Мом;
• выходное сопротивление ОУ 75 Ом;
• скорость нарастания выходного напряжения ОУ 0,5 В/мкс.
Ход выполнения работ.
Эксперимент 1. Измерение входных токов.
Создать файл со схемой, изображенной на рис. 12.1. Включить схему. Измерить входные токи ОУ. По результатам измерений вычислить средний входной ток Iвх и разность входных токов ОУ. Результаты занести в раздел "Результаты экспериментов".
Рис. 12.1
Эксперимент 2. Измерение напряжения смещения.
Создать файл со схемой, изображенной на рис. 12.2. Включить схему. Записать показания вольтметра в раздел "Результаты экспериментов". По результатам измерения, вычислить напряжение смещения Uсм, используя коэффициент усиления схемы на ОУ. Результаты вычислений также занести в раздел "Результаты экспериментов".
Рис. 12.2
Эксперимент 3. Измерение входного и выходного сопротивлений.
а). Создать файл со схемой, изображенной на рис. 12.3. Включить схему. Измерить входной ток Iвх и выходное напряжение Uвых, записать показания в раздел "Результаты экспериментов". Переключить ключ клавишей [Space]. Измерить входной ток после переключения ключа. Рассчитать изменения входного напряжения и тока. По полученным результатам вычислить дифференциальное входное сопротивление ОУ. Результаты занести в раздел "Результаты экспериментов".
б). Уменьшать сопротивление нагрузочного резистора R2 до тех пор, пока выходное напряжение Uвых не будет примерно равно половине значения полученного в п. а). Записать значение сопротивления R2, которое в этом случае приблизительно равно выходному сопротивлению Uвых ОУ, в раздел "Результаты экспериментов".
Рис. 12.3
Эксперимент 4. Измерение времени нарастания выходного напряжения ОУ.
Создать файл со схемой, изображенной на рис. 12.4. Включить схему. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения в раздел "Результаты экспериментов". По осциллограмме определить величину выходного напряжения, время его установления и вычислить скорость нарастания выходного напряжения в В/мкс. Записать результат в раздел "Результаты экспериментов".
Рис. 12.4
Результаты экспериментов.
Эксперимент 1. Измерение входных токов.
Ток неинвертирующего входа I1 =
Ток инвертирующего входа I2 =
Средний входной ток Iвх = (I1+ I2)/2 =
Разность входных токов ОУ ∆Iвх = I2 - I1 =
Эксперимент 2. Измерение напряжения смещения.
Выходное напряжение усилителя Uвых =
Коэффициент усиления схемы Kу = R2/R1 =
Напряжение смещения Uсм = ∆Uвых/ Kу =
Эксперимент 3.
Измерение входного и выходного сопротивлений.
а)
Входной ток до переключения ключа (в мкА) Iвх1 =
Входной ток после переключения ключа Iвх2 =
Изменение входного напряжения ∆Uвх = Uвх1 - Uвх2 =
Изменение входного тока ∆Iвх = Iвх1 - Iвх2 =
Входное дифференциальное сопротивление Rвх.диф = ∆Uвх/∆Iвх =.
б)
Выходное напряжение Uвых =
Выходное сопротивление Rвых =
Эксперимент 4. Измерение времени нарастания выходного напряжения ОУ.
Выходное напряжение Uвых =
Время установления выходного напряжения tус =
Скорость нарастания выходного напряжения VUвых = Uвых/ tус =
Рис.12.5 Осциллограмма к эксперименту 12.4
Вопросы:
1. Отличается ли измеренное значение среднего входного тока Iвх от его номинального значения для ОУ LM741, взятого из паспортных данных?
Ответ:
2. Существенно ли отличие разности входных токов от номинального значения для ОУ LM741?
Ответ:
3. Совпадают ли измеренное значение напряжения смещения с номинальным значением для ОУ LM741?
Ответ:
4. Сравните величину измеренного входного сопротивления с паспортными данными на ОУ LM741.
Ответ:
5. Сравните величину измеренного выходного сопротивления с паспортными данными на ОУ LM741.
Ответ:
6. Сравните между собой величины входного и выходного сопротивлений ОУ. Какова схема замещения ОУ как элемента электрической цепи?
Ответ:
Практическое занятие №2
Исследование особенностей работы операционного усилителя в режимах неинвертирующего и инвертирующего усилителей