Файл: Исследование схем на интегральном оу в частотной и временной областях.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 60
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лабораторная работа 5.ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ИНТЕГРАЛЬНОМ ОУВ ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ1. Цель работыИзучить схемотехнические особенности построения интегральных ОУ, принцип построения макромодели в частотной области. Исследовать влияние внешних цепей ОС на характеристики устройств с ОУ.2. Исходные данные (Вариант 827):
3.Расчет3.1. Построение макромодели ОУ с частотной коррекциейЗадание 1: Составить макромодель по заданным параметрам. Указать общий коэффициент усиления ОУ μ над ОУ1, другие блоки имеют усиление 1. Емкости, связанные с частотами полюсов, определяются из выражения Ci = 1/2πfpiR.Тип операционного усилителя – ОРА622, частота единичного усиления f1 – 250МГц, коэффициент усиления ОУ μ=80дБ=10000. ОУ1 задает собственный коэффициент усиления, моделируемого ОУ = 10000.Первый полюс АЧХ определяет начало спада коэффициента усиления в области нижних частот: Гц Ф Полюс на частоте fp2 , обычно в 2…3 раза превышает частоту единичного усиления f1, определяет границу частотного диапазона с единичным наклоном АЧХ –20 дБ/дек Для частоты второго полюса получаем емкость Ф 3.2. Исследование свойств каскада на ОУ в частотной и временной областях3.2.1. Схемы на ОУ с частотно-независимой ОС.Задание 2. Построить АЧХ ОУ без ОС, определить коэффициент усиления μ на нижних частотах (20…80 Гц), частоты полюсов и частоту единичного усиления
f1. кГц МГц дБСхема включения ОУ без ОСЗадание 3. Построить АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя при КF= 100 и КF= 10. Входные напряжения здесь удобно задать одинаковыми для всех коэффициентов усиления так, чтобы выходное напряжение не превышало 1 В. Используя функцию «параметр» можно наблюдать несколько АЧХ. Для сравнения построить АЧХ усилителя на одном рисунке с АЧХ без ОС, определить граничные частоты полосы пропускания.Примем R1=1кОм.Для инвертирующего усилителя При КF= 100 Ом=100кОм При КF= 10 Ом=10кОм Инвертирующий усилительПри КF= 10 МГц МГц дБАЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при КF = 10АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при КF = 100При КF= 100 МГц МГц дБЗадание 4. Определить входное сопротивление инвертирующего усилителяИзмерение входного сопротивления инвертирующего усилителяЗадание 5. Рассчитать элементы цепи ОС по заданному коэффициенту усиления КF= 100 и КF= 10. Построить АЧХ инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением. Определить входное сопротивление усилителя и сравнить с входным сопротивлением инвертирующего усилителя.
Если R3=R4=1МОм, то Примем R5=1кОм, тогдаПри КF= 100 ОмПри КF= 10 ОмСхема инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлениемАЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением при КF = 100 и при КF = 10Измерение входного сопротивления инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлениемЗадание 6. Получить АЧХ ОП. Сравнить с АЧХ ОУ без ОС.Операционный повторительЗадание 7. Получить изображения ПХ усилителей (Инвертирующий усилитель и операционный повторитель). Сравнить параметры переходных характеристик.3.2.2. Схемы на ОУ с частотно-зависимой ОСЗадание 8. Построить АЧХ интегратора на одном рисунке с АЧХ ОУ без ОС.Схема интегратора и усилителя без ОСАЧХ интегратора и ОУ без ОСДля интегратора: Гц МГц дБЗадание 9. Построить АЧХ дифференциатора на одном графике с АЧХ ОУ без ОС. Определить сопротивление R0, при котором подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь местоСхема дифференциатора и усилителя без ОС
АЧХ дифференциатора и ОУ без ОСПри R0>10МОм подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь местоЗадание 10. Построить АЧХ петлевого усиления дифференциатора. С помощью линейки Fastmean определить запас устойчивости по фазе при значении R0 0,1 Ом и его значении, найденном в задании 9.Схема дифференциатора для измерения петлевого усиленияАЧХ и ФЧХ петлевого усиления дифференциатораИНТЕГРАТОР. Получить диаграмму интегрированных импульсов. Увеличивая длительность входного импульса, определить ее значение, при котором линейный закон интегрирования переходит в экспоненциальныйСхема измеренияФорма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=0,4кГцФорма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=8кГцПри частоте импульсов f<8кГц линейный закон интегрирования переходит в экспоненциальный.ДИФФЕРЕНЦИАТОР. Получить диаграммы дифференцированных импульсов при значении сопротивления резистора R0, полученном в задании 9, и без него.Схема измеренияФорма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=0ОмФорма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=15МОмСписок использованных источников:
| Параметр | ОРА622 |
| Частота единичного усиления, Мгц | 250 |
| Коэффициент усиления ОУ, дБ | 80 |
| Скорость нарастания, В/мкс | 1700 |
| Максимальный выходной ток, мА | 70 |
| R, кОм | 1,8 |
| С, пФ | 270 |
| R, кОм | 7,5 |
| С, нФ | 51 |
f1. кГц МГц дБСхема включения ОУ без ОСЗадание 3. Построить АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя при КF= 100 и КF= 10. Входные напряжения здесь удобно задать одинаковыми для всех коэффициентов усиления так, чтобы выходное напряжение не превышало 1 В. Используя функцию «параметр» можно наблюдать несколько АЧХ. Для сравнения построить АЧХ усилителя на одном рисунке с АЧХ без ОС, определить граничные частоты полосы пропускания.Примем R1=1кОм.Для инвертирующего усилителя При КF= 100 Ом=100кОм При КF= 10 Ом=10кОм Инвертирующий усилительПри КF= 10 МГц МГц дБАЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при КF = 10АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при КF = 100При КF= 100 МГц МГц дБЗадание 4. Определить входное сопротивление инвертирующего усилителяИзмерение входного сопротивления инвертирующего усилителяЗадание 5. Рассчитать элементы цепи ОС по заданному коэффициенту усиления КF= 100 и КF= 10. Построить АЧХ инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением. Определить входное сопротивление усилителя и сравнить с входным сопротивлением инвертирующего усилителя.
Если R3=R4=1МОм, то Примем R5=1кОм, тогдаПри КF= 100 ОмПри КF= 10 ОмСхема инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлениемАЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением при КF = 100 и при КF = 10Измерение входного сопротивления инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлениемЗадание 6. Получить АЧХ ОП. Сравнить с АЧХ ОУ без ОС.Операционный повторительЗадание 7. Получить изображения ПХ усилителей (Инвертирующий усилитель и операционный повторитель). Сравнить параметры переходных характеристик.3.2.2. Схемы на ОУ с частотно-зависимой ОСЗадание 8. Построить АЧХ интегратора на одном рисунке с АЧХ ОУ без ОС.Схема интегратора и усилителя без ОСАЧХ интегратора и ОУ без ОСДля интегратора: Гц МГц дБЗадание 9. Построить АЧХ дифференциатора на одном графике с АЧХ ОУ без ОС. Определить сопротивление R0, при котором подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь местоСхема дифференциатора и усилителя без ОС
АЧХ дифференциатора и ОУ без ОСПри R0>10МОм подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь местоЗадание 10. Построить АЧХ петлевого усиления дифференциатора. С помощью линейки Fastmean определить запас устойчивости по фазе при значении R0 0,1 Ом и его значении, найденном в задании 9.Схема дифференциатора для измерения петлевого усиленияАЧХ и ФЧХ петлевого усиления дифференциатораИНТЕГРАТОР. Получить диаграмму интегрированных импульсов. Увеличивая длительность входного импульса, определить ее значение, при котором линейный закон интегрирования переходит в экспоненциальныйСхема измеренияФорма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=0,4кГцФорма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=8кГцПри частоте импульсов f<8кГц линейный закон интегрирования переходит в экспоненциальный.ДИФФЕРЕНЦИАТОР. Получить диаграммы дифференцированных импульсов при значении сопротивления резистора R0, полученном в задании 9, и без него.Схема измеренияФорма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=0ОмФорма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=15МОмСписок использованных источников:
-
Алексеев, А. Г. Схемотехника телекоммуникационных устройств : лабораторный практикум / А. Г. Алексеев, П. В. Климова; СПбГУТ. – СПб., 2015. – 67 с. -
Алексеев А.Г., Климова П.В. К расчету резисторных каскадов. Методические указания к курсовому проектированию предварительных каскадов RC-усилителей систем передачи информации. 2010.