Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Кафедра систем и управления

Лабораторная работа №7

«Исследование электронных схем на базе операционных усилителей»

По дисциплине СвСУ

Выполнил: Проверил:

Преподаватель: Русак Л. В.

Минск 2010

Цель работы: Построение простейших устройств на базе операционного усилителя. Закрепление навыков работы с осциллографом.

Теория:

Операционный усилитель (ОУ, OpAmp) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы. Операционный усилитель предназначен для выполнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах. В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

Рисунок 1 - Обозначение операционного усилителя.

Выводы имеют следующее значение:

• V₊: неинвертирующий вход

• V₋: инвертирующий вход

• V_out: выход

• V_S+: плюс источника питания (также может обозначаться как V_DD, V_CC, или V_{CC +} )

• V_S−: минус источника питания (также может обозначаться как V_SS, V_EE, или V_{CC −} )

---

Чтобы обеспечить возможность работы операционного усилителя как с положительными, так и с отрицательными входными сигналами, следует использовать двух полярное питающее напряжение. Для этого нужно предусмотреть два источника постоянного тока, которые, как это показано на рисунке 1, подключаются к соответствующим внешним выводам операционного усилителя. Обычно интегральные операционные усилители работают с напряжением питания +/- 15 В. В дальнейшем, рассматривая схемы на операционных усилителях, как правило, не будет указывать выводы питания.

Очень важное обстоятельство, операционный усилитель почти всегда охвачен глубокой отрицательной обратной связью, свойства которой и определяют свойства схемы с операционным усилителем.

Принцип введения отрицательной обратной связи иллюстрируется рисунке 2.

Рисунок 2 - Принцип отрицательной обратной связи.

Часть выходного напряжения возвращается через цепь обратной связи ко входу усилителя. Если, как это показано на рисунке 2, напряжение обратной связи вычитается из входного напряжения, обратная связь называется отрицательной.

Коэффициент усиления операционного усилителя с обратной связью определяется почти исключительно только обратной связью и мало зависит от параметров самого усилителя. В простейшем случае цепь обратной связи представляет собой резистивный делитель напряжения. При этом схема с операционным усилителем работает как линейный усилитель, коэффициент усиления которого определяется только коэффициентом ослабления цепи обратной связи. Если в качестве цепи обратной связи применяется RC-цепь, то образуется активный фильтр. Наконец, включение в цепь обратной связи операционного усилителя диодов и транзисторов позволяет реализовать нелинейные преобразования сигналов с высокой точностью.

Компаратор (аналоговых сигналов) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логический «0» или «1», в зависимости от того, какой из сигналов больше.

---

Практическая часть:

Рисунок 3 – Схема для исследования инвертирующего усилителя на операционном усилителе.

Рисунок 4 – Осциллограммы входного и выходного сигналов.

Рисунок 5 - Схема для исследования не инвертирующего усилителя на операционного усилителя.

Рисунок 6 – Осциллограммы входного и выходного сигналов.

Рисунок 7 – Схема для исследования компаратора на ОУ.

Рисунок 8 - Осциллограммы входного и выходного сигналов.

Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы было выявлено, что преобразование сигнала на операционных определяется свойствами цепей обратных связей усилителя и отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью. Благодаря практически идеальным характеристикам операционного усилителя реализация различных электронных схем на их основе оказывается значительно проще, чем на отдельных транзисторах.

---

Смотрите также файлы

• Лаба 6.doc

• Лаба 10.docx

• Лаба 3 и 4.docx

• Лаба 1 и 2.docx

• Лаба 15.docx