Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ
Цель работы: Дать практические навыки работы со схемами суммирующих усилителей.
Схема суммирующего усилителя показана на рис. 19. Для инвертирующего входа можно записать:
,
откуда
, ин = 0.
Поскольку согласно правилу 1 ии » ин, при R1 = R3 получаем
,
т. е. выходное напряжение ОУ равно сумме входных напряжений, умноженной на постоянный коэффициент. При R1 = R3
Для схемы неинвертирующего сумматора, показанной на рис. 20, получаем
; 
.
Согласно правилу 1 ии » ин. При R3 = R4 и R1 = R2 получаем
.
Рис. 19
| 
Рис. 20
|
Порядок выполнения работы
1. Подобрать сопротивление резисторов R1, R2, R3 в диапазоне (1...100) кОм таким образом, чтобы R2/R1£ 3, а R1 = R3.
Рис. 21
|
2. Собрать схему суммирующего ОУ (рис. 21). Установить на выходе источника постоянного напряжения (1...2) В и подключить его к R1. К R2 подключить датчик сигнала, установив переключатель в положение "Постоянное". Подключить вольтметры к датчику сигнала и выходу ОУ.
3. Включить питание стенда. Изменяя с помощью датчика сигнала входное напряжение, измерять напряжение датчика сигнала (U2) и выходное напряжение ОУ (8...10 измерений). Рассчитать Uвх = U1 + U2. Результаты занести в таблицу 3. Отключить питание стенда.
Таблица 3
| U1, В | ||||
| U2, В | 5 | –4,5 | … | |
| Uвх, В | ||||
| Uвых, В |
Рис. 22
|
4. По результатам таблицы 3 построить график Uвых = f(Uвх).
5. Подобрать R2 = R1 и повторить пп. 3–4.
6. Подобрать сопротивление резисторов R1, R2, R3 и R4 в диапазоне (1...100) кОм таким образом, чтобы R1 = R2, а R3 = R4. Собрать схему неинвертирующего суммирующего ОУ (рис. 22). Установить на выходе источника постоянного напряжения (1...2) В и подключить его к R3. К R4 подключить датчик сигнала, установив переключатель в положение "Постоянное". Подключить вольтметры к датчику сигнала и выходу ОУ.
Рис. 23
|
7. Повторить измерения, расчеты и построение графика по пп. 3–5.
Рис. 24
|
8. Подобрать сопротивления резисторов R1, R2, R3 и R4 в диапазоне (1...100) кОм таким образом, чтобы R1 = R2 = R3. Подобрать сопротивление резистора R4 в пределах 510 Ом ... 1 кОм и конденсатор С1. Собрать схему, показанную на рис. 23.
9. По методике, приведенной в предыдущей работе, рассчитать с помощью программы MathCAD амплитуду и фазовый сдвиг напряжения ивх2 при частоте fuвх1 = 1 кГц и амплитуде напряжения Uвх1 = 1 В. Входные и выходные напряжения при R5 = 510 Ом и
C1 = 0,33 мкФ показаны на рис. 24.
10. Проверить полученные результаты с помощью модели дифференцирующего усилителя, показанной на рис. 25а. Результаты моделирования показаны на рис. 25б.
а
| 
б
|
Рис. 25
11. Установить частоту напряжения ЗГ 1 КГц. Включить питание стенда. По осциллографу установить амплитуду напряжения Uвх1 = 1 В. Зарисовать в одних осях осциллограммы uвх1(t), uвх2(t) и uвых(t). Отключить питание стенда.
12. Подобрать сопротивления резисторов R1, R2, R3 и R4 в диапазоне (1...100) кОм таким образом, чтобы R1 = R2 = R3 = R4. Выбрать конденсатор С1 и сопротивление резистора R5 в пределах 510 Ом...1 кОм. Собрать схему, показанную на рис. 26.
13. По методике, приведенной в предыдущей работе, рассчитать с помощью программы MathCAD амплитуду и фазовый сдвиг напряжения ивх2 при частоте fuвх1 = 1 кГц и амплитуде напряжения Uвх1 = 1 В. Входные и выходное напряжения при R5 = 510 Ом и C1 = 0,33 мкФ показаны на рис. 27.
14. Проверить полученные результаты с помощью модели дифференцирующего усилителя, показанной на рис. 28а. Результаты моделирования показаны на рис. 28б.
Рис. 26
| 
Рис. 27
|
а
| 
б
|
Рис. 28
15. Установить частоту напряжения ЗГ 1 КГц. Включить питание стенда. По осциллографу установить амплитуду Uвх1 = 1 В. Зарисовать в одних осях осциллограммы uвх1(t), uвх1(t) и uвых(t). Отключить питание стенда.
Содержание отчета
1. Схемы исследуемых усилителей.
2. Таблицы результатов и графики по результатам измерений и расчетов.
3. Осциллограммы uвх1(t), uвх1(t) и uвых(t).