Цель работы: ознакомиться с устройством, принципом действия и характеристиками неинвертирующего усилителя на основе ОУ с обратными связями.
Приборы и оборудование:
операционный усилитель
регулируемый источник постоянного тока
цифровой вольтметр (мультиметр) ВР-11,
стрелочный вольтметр постоянного тока (мультиметр) Ц-4360,
генератор ГЗ-102,
осциллограф С1-77,
монтажная плата,
набор резисторов R1=15 кОм, Rос=300 кОм
источник постоянного тока.
1. Собрать схему неинвертирующего усилителя , подобрав R1 в пределах 1 – 10 кОм и Rос в пределах 10 – 100 кОм. Подключить источник постоянного напряжения 30 – 36 В к клеммам питания микросхемы Eп с соблюдением полярности. Подключить на вход схемы источник регулируемого напряжения и стрелочный (цифровой) вольтметр, на выход - цифровой вольтметр (мультиметр). Изменяя входное напряжение в пределах, несколько превышающих линейный участок передаточной характеристики, измерить напряжение выхода. Результаты измерений занести в таблицу. Вычислить коэффициент передачи напряжения для каждого измерения. Изменить полярность входного напряжения, произвести измерения обратной ветви передаточной характеристики. Построить зависимость выходного напряжения от входного. Определить коэффициент усиления схемы в пределах линейного участка характеристики. Сравнить с расчётными данными.
Схема подключения:
.
Таблица 1.
Uвх
0,8
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
Uвых, В
-5
-4,48
-3,65
-2,77
-2,36
-1,73
-1,11
0,1
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
-0,8
-1
-0,67
0.56
0,95
1,4
2,01
2,65
3,21
4,51
5,5
Расчетный коэффициент усиления:
2. Подключить на вход усилителя генератор и электронный вольтметр, на выход – осциллограф. Изменяя амплитуду входного напряжения в пределах несколько превышающих линейный участок передаточной характеристики, измерить выходное напряжение. Результаты измерений занести в таблицу. Построить амплитудную характеристику неинвертирующего усилителя. Определить коэффициент усиления схемы по переменному току, сравнить с расчётными данными и коэффициентом усиления постоянного тока. Построить график зависимости коэффициента усиления схемы от амплитуды входного сигнала. Зарисовать осциллограмму выходного сигнала в пределах линейного участка и за его пределами.
Таблица 2.
f=1кГц
Uвх, В
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,08
0,1
Uвых, В
0,5
0,52
0,52
0,54
0,54
0,56
0,6
0,7
Кu
17,3
13,5
10,8
9,3
7,5
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,8
1,5
1,02
1,62
2,1
2,6
3,2
4,2
8,4
5,1
5,4
5,25
5,2
5,3
5,25
5,6
Расчетный коэффициент усиления:
Осциллограмма выходного сигнала в пределах линейного участка амплитудной характеристики:
Осциллограмма выходного сигнала за пределами линейного участка амплитудной характеристики:
3. При средних фиксированных значениях амплитуды входного сигнала провести измерения выходного напряжения при изменении частоты в пределах рабочего диапазона генератора. Вычислить коэффициент усиления схемы в каждом опыте. Результаты измерений занести в таблицу. Построить график зависимости коэффициента усиления от десятичного логарифма частоты (частотную характеристику) неинвертирующего усилителя. Определить максимальную (граничную) и предельную частоту.
