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:

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №1 - открытая онлайн библиотека ,

откуда

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №2 - открытая онлайн библиотека , ин = 0.

Поскольку согласно правилу 1 ии » ин, при R1 = R3 получаем

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №3 - открытая онлайн библиотека ,

т. е. выходное напряжение ОУ равно сумме входных напряжений, умноженной на постоянный коэффициент. При R1 = R3

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №4 - открытая онлайн библиотека

Для схемы неинвертирующего сумматора, показанной на рис. 20, получаем

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №5 - открытая онлайн библиотека ; Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №6 - открытая онлайн библиотека .

Согласно правилу 1 ии » ин. При R3 = R4 и R1 = R2 получаем

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №7 - открытая онлайн библиотека .

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №8 - открытая онлайн библиотека   Рис. 19 Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №9 - открытая онлайн библиотека   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.

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №10 - открытая онлайн библиотека   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        
Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №11 - открытая онлайн библиотека   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.

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №12 - открытая онлайн библиотека   Рис. 23

7. Повторить измерения, расчеты и построение графика по пп. 3–5.

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №13 - открытая онлайн библиотека   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.

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №14 - открытая онлайн библиотека   а Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №15 - открытая онлайн библиотека   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.

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №16 - открытая онлайн библиотека   Рис. 26 Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №17 - открытая онлайн библиотека   Рис. 27
Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №18 - открытая онлайн библиотека   а Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО ОУ - №19 - открытая онлайн библиотека   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).