Лабораторная работа 5.

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ НА ИНТЕГРАЛЬНОМ ОУ

В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ
1. Цель работы

Изучить 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):

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

3.Расчет

3.1. Построение макромодели ОУ с частотной коррекцией

Задание 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 f_p2 , 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 областях

3.2.1. 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

дБ


Схема включения ОУ без ОС
Задание 3. Построить АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя при К_F= 100 и К_F= 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 К_F= 100

Ом=100кОм

При К_F= 10

Ом=10кОм



_{Инвертирующий усилитель}

При К_F= 10 МГц

МГц

дБ



АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при К_F = 10



АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя без ОС и при К_F = 100
При К_F= 100 МГц

МГц

дБ
Задание 4. Определить входное сопротивление инвертирующего усилителя



Измерение входного сопротивления инвертирующего усилителя
Задание 5. Рассчитать элементы цепи ОС по заданному коэффициенту усиления К_F= 100 и К_F= 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, тогда

При К_F= 100 Ом

При К_F= 10 Ом



Схема инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением


АЧХ и ФЧХ инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением при К_F = 100 и при К_F = 10



Измерение входного сопротивления инвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением
Задание 6. Получить АЧХ ОП. Сравнить с АЧХ ОУ без ОС.


Операционный повторитель


Задание 7. Получить изображения ПХ усилителей (Инвертирующий усилитель и операционный повторитель). Сравнить параметры переходных характеристик.



3.2.2. Схемы на ОУ с частотно-зависимой ОС

Задание 8. Построить АЧХ интегратора на одном рисунке с АЧХ ОУ без ОС.


Схема интегратора и усилителя без ОС


АЧХ интегратора и ОУ без ОС

Для интегратора:

Гц

МГц

дБ
Задание 9. Построить АЧХ дифференциатора на одном графике с АЧХ ОУ без ОС. Определить сопротивление R₀, при котором подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь место



Схема дифференциатора и усилителя без ОС

---

АЧХ дифференциатора и ОУ без ОС

При R0>10МОм подъем на АЧХ дифференциатора перестает иметь место
Задание 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 усиления

АЧХ и ФЧХ петлевого усиления дифференциатора
ИНТЕГРАТОР. Получить диаграмму интегрированных импульсов. Увеличивая длительность входного импульса, определить ее значение, при котором линейный закон интегрирования переходит в экспоненциальный


Схема измерения



Форма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=0,4кГц


Форма сигнала на выходе ИНТЕГРАТОРА при f=8кГц
При 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 измерения

Форма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=0Ом


Форма сигнала на выходе ДИФФЕРЕНЦИАТОРА при R0=15МОм
Список использованных источников:

1. 
   Алексеев, А. Г. Схемотехника телекоммуникационных устройств : лабораторный практикум / А. Г. Алексеев, П. В. Климова; СПбГУТ. – СПб., 2015. – 67 с.
   
2. 
   Алексеев А.Г., Климова П.В. К расчету резисторных каскадов. Методические указания к курсовому проектированию предварительных каскадов RC-усилителей систем передачи информации. 2010.
   

---

---

Смотрите также файлы

• Шокан Уалиханов, Ибрай Алтынсарин Задание Ответьте на вопрос Чем прославился Ибрай Алтынсарин Задание 2.docx

• Компьютер жне ауіпсіздік.docx

• Верхнеуральского агротехнологического техникума казачьего кадетского корпуса.docx

• Зияткерлік ебекті жемісі жне йымны атын пайдалану ыы шін тленетін аржылай сыйаы.docx

• Дисциплина Психология.doc