Операционные усилители
Цель работы
Изучить примеры создания различных функциональных узлов на базе операционных усилителей (ОУ).
Порядок выполнения работы.
Изучить соответствующие разделы курса по конспекту лекции или учебнику.
Для выбора ОУ необходимо открыть вкладку компоненты Opamps Opamps. Для работы необходимо подключение директивы.include opamp.sub рис. 1.
Рис. 1. Операционный усилитель.
Собрать схему масштабный усилитель для разных коэффициентов усиления.
Изменяя R1=k·10 Ом и R0= (k+1)·150 Ом, k=1,2,…8 записать входное и выходное напряжение.
Суммирование постоянных напряжений.
Собрать схему сумматора для двух входных значений напряжений.
Подать на вход 1 одно из постоянных напряжений. Измерить напряжение на входе и выходе сумматора. Подать на вход 2 одно из постоянных напряжений. Измерить напряжение на входе и выходе сумматора. Подать на вход 1 и 2 постоянные напряжения. Измерить напряжение на входе и выходе сумматора. Записать полученные данные. R1=100 Ом, R2=100 и R0= 500 Ом.
Суммирование синусоидальных напряжений.
На вход 1 подать синусоидальное напряжение Um=1,2 В, f=50 Гц, на вход 2 – напряжение Um =1 В и частоту f=50 Гц.
На вход 1 подать синусоидальное напряжение Um =1,2 В, f=50 Гц, на вход 2 – напряжение Um =1 В и частоту f=55 Гц. Измерить выходное напряжение. Амплитуда суммарного напряжения будет меняться со временем от суммы амплитуд складывающихся сигналов до их разности. Проверить по изменению размаха сигнала при двух входных сигналах разной частоты, а затем отключив сначала один сигнал, потом второй (и восстановив первый). Уметь объяснить это явление, которое называется биениями.
На вход 1 подать синусоидальное напряжение Um =1,2 В, f=500 Гц, на вход 2 – напряжение Um =1 В и частоту f=50 Гц.
Зарисовать все осциллограммы.
Интегратор
Собрать схему интегратора.
1. R=100 Ом, С=0,01 Ф.
2. R=100 Ом, С=0,1 Ф.
3. R=100 Ом, С=0,001Ф.
Подать на вход постоянное и синусоидально напряжение, прямоугольные импульсы. Для задания прямоугольных импульсов выбираем источник PULSE и задаем параметры рис. 2.
а) прямоугольные импульсы
б) параметры источника
Рис. 2. а) прямоугольные импульсы, б) параметры источника.
Зарисовать все осциллограммы.
Компаратор
Для выбора компаратора необходимо использовать ОУ UniversalOpmaps рис. 3.
Рис. 3. ОУ
Подать на левую клемму «-» ОУ переменное напряжение синусоидального вида с параметрами U= 1B, f=50 Гц, а постоянное напряжение U = 0,9 В на левую клемму «+» ОУ. Установить питание +20 В и -20 В ОУ на верхнюю клемму «+» и нижнюю клемму «-».
Зарисовать осциллограммы выходного напряжения при подключенном и отключенном постоянном напряжении на входе. Уметь объяснять разницу.
3. Отчет должен содержать:
1. Схемы измерения.
2. Основные расчетные формулы.
3. Таблицы опытных и расчетных данных.
4. Графики и диаграммы.
5. Выводы по работе.
Вопросы.
1. Объясните принцип действия ОУ.
2. Как построить усилитель на ОУ?
3. Как построить сумматор на ОУ?
4. Как построить интегратор на ОУ?
5. Как построить компаратор на ОУ?
Литература
3. Касаткин А.С., Немцов М. В. Электротехника.- М.: Издательский центр «Академия», 2008.-544 с.
Приложение 1