Экспериментальная часть

1. Снять ЛАЧХ инвертирующего или неинвертирующего (согласно заданию преподавателя) усилительного каскада на ОУ для вариантов, указанных в расчетной части.

Рис. 14. Схема измерения ЛАЧХ (на примере инвертирующего усилителя)

Собрать на макете схему усилителя по варианту 1, подключить измерительные приборы и источники питания согласно рис. 14. Особое внимание обратить на полярность подключения источников питания. В качестве источника входного сигнала используется генератор Г3-112. Первоначально подключить входной и выходной сигналы усилителя к осциллографу АСК1022. После проверки собранной схемы преподавателем включить источники питания и установить напряжения питания +15 В. Установить амплитуду входного сигнала 20 мВ, частоту 3 кГц. По осциллограмме выходного сигнала убедиться в правильной работе собранной схемы, оценить коэффициент усиления.

Подключить ко входу усилителя вольтметр В3-38А. Изменяя амплитуду выходного сигнала Г3-112, установить уровень входного сигнала –40 дБ. При дальнейших измерениях контролировать постоянство амплитуды входного сигнала по осциллографу. Далее подключить вольтметр В3-38А к выходу усилителя (отключив осциллограф от выхода). Изменяя частоту входного сигнала, для каждого установленного значения частоты измерить уровень выходного сигнала в дБ и вычислить коэффициент усиления в дБ:

K_u[дБ]=20lg(U_вых/U_вх)=20lg(U_вых/U₀ - 20lg(U_вх/U₀)=U_вых[дБ] - U_вх[дБ]

(U₀ –напряжение, уровень которого принимается равным 0 дБ; для В3-38А U_{0 эфф}=0,775 В).

Диапазон изменения частоты ограничивается частотами, при которых K_u[дБ] ³ 0 дБ. Значения частоты удобно выбирать кратными 2, 4 и 10 для “равномерного” заполнения логарифмической оси частот (например, 20 Гц, 40 Гц, 100 Гц и т. д.). Отдельно зафиксировать граничные частоты полосы усиления (т. е. частоты, при которых K_u падает на 3 дБ по отношению к значению на частоте 3 кГц) и частоту единичного усиления f₁, при которой K_u=0 дБ. Измерения повторить для вариантов 2, 3, 4. Результаты представить в виде графиков в одной системе координат.

2. Снять АХ инвертирующего или неинвертирующего (согласно заданию преподавателя) усилительного каскада на ОУ для вариантов схемы 1 и 3 на частоте 3 кГц.

Собрать схему усилителя по варианту 1 и подключить к исследуемой схеме измерительные приборы согласно рис. 15. Постепенно увеличивать амплитуду входного напряжения до тех пор, пока не наступит отсечка положительной или отрицательной полуволны выходного напряжения. С помощью осциллографа измерить соответствующее значение амплитуды входного напряжения U_{m.вх.макс}. Далее измерить амплитуду выходного напряжения при U_m.вх.=0,25U_{m.вх.макс.}; 0,5U_{m.вх.макс.}; 0,75U_{m.вх.макс.}; U_{m.вх.макс.}; 1,25 U_{m.вх.макс.}. По результатам измерений построить график амплитудной характеристики. Для варианта 3 повторить измерения, а также зарисовать осциллограммы выходного напряжения для U_m.вх.=0,5U_{m.вх.макс.} и 1,25 U_{m.вх.макс.}.

Рис. 15. Схема измерения АХ (на примере инвертирующего усилителя)

3. Снять АХ усилительного каскада на ОУ для варианта схемы 3 на частоте f_в/4, где f_в – значение верхней граничной частоты, определённое для данного варианта схемы при измерении ЛАЧХ. Размах входного напряжения изменять пределах 0…3 В с шагом не более 0,5 В. При измерениях следить за формой выходного сигнала и оценить размах выходного напряжения 2U_{m.вых.макс.}, при которой начинают проявляться искажения, связанные с конечной величиной скорости нарастания выходного напряжения. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения при 2U_m.вх.=0,5 В; 1 В; 1,5 В. Для последнего случая оценить максимальную скорость нарастания выходного напряжения.

Содержание отчета

Отчет по работе выполняется индивидуально каждым студентом и должен содержать название и цель работы; результаты выполнения расчетного задания; схемы выполненных экспериментов (для одного из вариантов схемы усилителя); результаты измерений (графики АХ и ЛАЧХ, осциллограммы), их анализ и сравнение с расчетом; выводы по результатам работы.

РАБОТА 2. УСИЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ НА ОУ

Цель работы – изучение процесса усиления прямоугольного импульса в усилителе на ОУ; исследование зависимости временных характеристик от элементов схемы усилителя, уяснение связи между временными и частотными характеристиками; освоение методики измерения параметров импульсных сигналов, углубление навыков пользования измерительными приборами.

Расчетная часть

Используя данные о номиналах элементов макета и справочные данные ОУ (см. Приложение), расчитать f_н , f_в, t_н, t_в, t_ф и d для вариантов схемы, указанных в табл. 1 экспериментальной части (длительность импульса принять равной 100 мкс). Определить значение , при котором становятся заметными искажения выходного импульса, вызванные конечной скоростью нарастания выходного напряжения ОУ.  Тип усилителя (инвертирующий или неинвертирующий) для выполнения расчетной и экспериментальной частей задается преподавателем. Результаты расчетов занести в таблицу 1.