Файл: Учебное пособие для студентов 2го курса автф направлений 27. 03. 04 Управление в технических системах.docx

Необходимые данные и формулы

R_вх– входное сопротивление

– изменение напряжения база-эмиттер.

– изменение тока базы.



R_вых– выходное сопротивление

– изменение напряжения коллектор-эмиттер.

– изменение тока коллектора.



– коэффициент усиления по току.

– изменение тока коллектора.

– изменение тока базы.

Контрольные вопросы к практическому заданию по теме «Биполярные транзитсоры»

1. 
   Физическая модель биполярного транзистора (БПТ), p-n-p и n-p-n транзисторы.
   
2. 
   Входные и выходные характеристики транзистора (ОЭ).
   
3. 
   Параметры транзистора.
   
4. 
   Т – образная эквивалентная схема замещения БПТ ОЭ.
   
5. 
   Режимы работы транзистора, активная (линейная) область работы транзистора.
   
6. 
   Эмиттерный повторитель.
   
7. 
   Составной транзистор.
   

Практическое задание №4

ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Цель задания:

1. 
   Изучить основные статистические характеристики масштабирующих усилителей на основе операционных усилителей (ОУ).
   
2. 
   Изучить основные свойства интегрирующего усилителя.
   

Краткое теоретическое введение

В 1963 году был изобретен новый аналоговый полупроводниковый прибор – «операционный усилитель» - ОУ. ОУ предназначен для выполнения математических операций с аналоговыми напряжениями - как например сложение, вычитание, интегрирование и других.

---

Современные схемы операционных усилителей имеют дифференциальный полупроводниковый каскад , двухполярное напряжение питания и приближаются по свойствам к идеальным ОУ, а именно:

• 
  бесконечно большой собственный коэффициент усиления;
  
• 
  бесконечно большое входное сопротивление , то есть ток, протекающий через эти входы, равен нулю;
  
• 
  нулевое выходное сопротивление выхода ОУ;
  
• 
  бесконечно большая скорость нарастания напряжения на выходе ОУ;
  

За счет дополнительных электротехнических компонентов, подключаемых к

ОУ реализуются разнообразные схемы преобразования сигналов.

Порядок выполнения задания

1. 
   Инвертирующий масштабирующий усилитель (ИМУ).
   

Откройте файл OU_inv.ewb.

Операционный усилитель – реальный. Значения сопротивлений , , , тип операционного усилителя выбираются из таблицы (см. номер варианта).

Таблица 4.1.

№ варианта	1	2	3	4	5	6
Тип ОУ	K140УД2	K140УД6	K140УД8	K140УД10	K140УД11	K140УД12
R1, кОм	11	13	18	10	15	12
R2, кОм	33	39	36	30	75	36
R3, кОм	8,2к	10	12	7,5	13	10

---

Рисунок 4.1. Схема инвертирующего масштабирующего усилителя (ИМУ).

1. 
   В столбец «Идеальный ОУ» внесите параметры идеального ОУ, соответствующие теории.
   

Таблица 4.2.

Параметр	Идеальный ОУ	Реальный ОУ
Коэффициент усиления (А)
Входное сопротивление (RI)
Выходное сопротивление (RO)
Макс. выходное напряжение (VSW)
Напряжение смещения нуля (VOS)
Входные токи (IBS)
Разность входных токов (IOS)
Скорость нарастания вых.напряжения (SR)

В Electronic Workbench выберите нужный ОУ в соответствии с номером своего варианта из таблицы № 4.1. Запишите параметры этого ОУ в столбец таблицы «Реальный ОУ».

2. 
   Подайте на вход ИМУ с функционального генератор синусоидальное напряжение амплитудой 5мВ и частотой
   

• 
  Зарисуйте на одном графике осциллограммы входного (канала А) и выходного (канал В) напряжений.
  
• 
  По осциллограммам определите разность фаз между входным и выходным напряжением.
  

В отчёт вставьте осциллограммы входного и выходного напряжений. Подберите масштаб времени так, чтобы в окне осциллографа были видны один-два периода обоих сигналов. В отчете на осциллограмме обязательно обозначьте оси и проставьте на них цену деления

---

, укажите вид сигнала.

3. 
   Определите расчётный и экспериментальный коэффициенты усиления.
   

, ,

где и – показания вольтметров. (вольтметры должны быть включены в режиме измерения переменного сигнала (АС).

4. 
   Подключите канал В осциллографа к клемме «минус» ОУ и зарисуйте осциллограммы , . По каналу В необходимо выставить чувствительность так, чтобы на экране осциллографа появился сигнал U-(t). В выводах объясните, почему напряжение на клемме минус в данной схеме называют напряжением эквипотенциального нуля?
   
5. 
   Измерьте постоянную составляющую выходного напряжения экспериментальное. Для этого подключите вход инвертирующего масштабирующего усилителя к корпусу, переключите выходной вольтметр в режим измерения постоянного сигнала (DC) и зафиксируйте выходное напряжение - .
   

Снова переведите вольтметр в режиме АС.

6. 
   Используя значение напряжения смещения (см. таблицу № 4.3.) и теоретическое значение коэффициента усиления вычислите постоянную составляющую выходного напряжения .
   

.

7. 
   Подключите вход инвертирующего масштабирующего усилителя к функциональному генератору. Подайте на вход схемы двухполярное пилообразное напряжение частотой 1Гц и амплитудой согласно варианту. Используя курсор и, информационное табло осциллографа снимите зависимость и (Амплитуда должна изменяться от .
   

---

Таблица 4.3.

Вариант №	1	2	3	4	5	6
Амплитуда (В)	5 В	5 В	8 В	5 В	3 В	5 В

Как снимать показания с осциллографа?

Ставим курсор в место максимума или минимума входного пилообразного сигнала. Снимаем показания с обоих осциллограмм. Двигаем курсор вправо и снимаем показания через определенный интервал до тех пор, пока он не пересечет минимум или максимум входного сигнала (см. график). Выберите такой шаг, чтобы за этот полупериод Вы сумели снять 10-12 показаний для обоих напряжений.



Рисунок 4.2. Вид осциллограммы напряжений ИМУ.

Постройте график . Зафиксируйте:

• 
  При каком значении начинается искажение формы выходного сигнала?
  
• 
  Искажается ли при этом форма напряжения -?
  
• 
  В каком случае напряжением - можно пренебречь?
  

Рисунок 4.3. Теоретическая зависимость схемы ИМУ.

В выводах укажите разность фаз между и , проанализируйте разницу между экспериментальным и теоретическим коэффициентами усиления.

- На что влияет напряжение смещения?

2. 
   Не инвертирующий масштабирующий усилитель (НМУ)
   

Откройте файл neinv.ewb.

Значения

---