Схемы с операционными усилителями
Условные обозначения операционных усилителей. Подача напряжения входного сигнала на неинвертирующий вход для реализации схемы неинвертирующего усилителя. Схема аналогового инвертирующего сумматора. Определение максимальной амплитуды входного сигнала.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.12.2014 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Схемы с операционными усилителями
Цель работы: Изучение схем применения операционных усилителей
Теоретические сведения:
Операционный усилитель (ОУ) - это интегральная аналоговая микросхема, в состав которой входят несколько транзисторных усилительных каскадов. Типичный операционный усилитель имеет инвертирующий и неинвертирующий входы и, как правило, один выход. Кроме того операционный усилитель имеет выводы для подключения двухполярного питания. Некоторые типы операционных усилителей имеют также специальные выводы для установки нуля выходного напряжения, для подключения внешних элементов частотной коррекции и электронной регулировки коэффициента усиления. Основными параметрами операционного усилителя являются диапазон напряжения питания, входное и выходное сопротивление, частотный диапазон и скорость нарастания выходного напряжения, максимальная амплитуда выходного напряжения и максимальное значение выходного тока.
Операционные усилители характеризуются также уровнем собственных шумов и величиной температурного дрейфа выходного напряжения. Более подробные сведения об операционных усилителях приведены в литературе [4]
Примеры условных обозначений операционных усилителей показаны на рис.7.1
Рис. 7.1 Примеры условных графических обозначений операционных усилителей
Для выполнения лабораторных работ предусмотрено применение виртуального операционного усилителя, параметры которого могут контролироваться и корректироваться при помощи функции “properties”. Принятие идеальных параметров виртуального ОУ позволяет значительно упростить все расчетные формулы, используемые при проектировании и моделировании различных функциональных узлов. При этом, в программном пакете “Multisim” предусмотрено, что виртуальный ОУ уже подключен к двухполярному источнику питания.
Операционные усилители почти всегда используются с отрицательной обратной связью (ООС). Для реализации ООС выход ОУ через резистор подключают к его инвертирующему входу. Схема инвертирующего усилителя (рис.7.2) содержит два резистора R1 и R2, которые определяют коэффициент усиления усилителя.
K = R2 / R1 (7.1)
Рис. 7.2 Схема инвертирующего усилителя
Величины сопротивлений R1 и R2 обычно выбирают не более 200 кОм, иначе может ухудшиться стабильность работы каскада.
Для реализации схемы неинвертирующего усилителя напряжение входного сигнала подают на неинвертирующий вход (рис.7.3а).
Рис. 7.3 Схема неинвертирующего усилителя
Коэффициент усиления такой схемы составит:
K = 1+ (R2 / R1) (7.2)
В частном случае, когда выход ОУ непосредственно подключается к инвертирующему входу, а входной сигнал подается на неинвертирующий вход (рис.7.3б), получаем схему повторителя сигналов с коэффициентом усиления К=1. Высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление позволяют применять эту схему в качестве буферного каскада.
Реализацию дифференциального (вычитающего) каскада может обеспечить схема, приведенная на рис.7.4.
Рис. 7.4 Схема дифференциального каскада
При R1= R2 = R3 = R4 выходное напряжение этой схемы будет определяться соотношением
Uвых = U2 - U1 (7.3)
На рис.7.5 приведена схема аналогового инвертирующего сумматора.
Рис. 7.5 Схема аналогового инвертирующего сумматора
Выходное напряжение такого сумматора, при выполнении условия
R1 = R2 = R3 = R4, равно сумме входных напряжений, взятой с обратным знаком:
Uвых = - (U1 + U2 + U3) (7.4)
Выполнение работы:
1. Для выполнения лабораторной работы в соответствии с заданным вариантом, выбрать необходимые параметры из табл.7.1.
Табл. 7.1
|
Вар/ |
Схема Рис.2 |
Схема Рис.3 |
Схема Рис.4 |
Схема Рис.5 |
|
|
1 |
F=1кГц, Umвх=50мВ R1=10k, K=5 |
F=100кГц, Umвх=50мВ R1=10k, K=3 |
R1…R4 = 1к, U1=2В, U 2=4В |
R1…R4 = 1к, U1=1В, U 2=2В, U3=3В |
|
|
2 |
F=2кГц, Umвх=2 В R1=2k, K=4 |
F=200кГц, Umвх=60мВ R1=10k, K=4 |
R1…R4 = 2к, U1=1В, U 2=4В |
R1…R4 = 11к, U1=2В, U 2=3В, U3=4В |
|
|
3 |
F=3кГц, Umвх=90 мВ R1=5k, K=6 |
F=90кГц, Umвх=70мВ R1=10k, K=5 |
R1…R4 = 3к, U1=2В, U 2=6В |
R1…R4 = 12к, U1=4В, U 2=3В, U3=2В |
|
|
4 |
F=4кГц, Umвх=10мВ R1=8k, K=3 |
F=180кГц, Umвх=80мВ R1=10k, K=6 |
R1…R4 = 10к, U1=3В, U 2=7В |
R1…R4 = 13к, U1=3В, U 2=2В, U3=1В |
|
|
5 |
F=5кГц, Umвх=70 мВ R1=12k, K=7 |
F=220кГц, Umвх=90мВ R1=10k, K=7 |
R1…R4 = 1к, U1=5В, U 2=9В |
R1…R4 = 15к, U1=1В, U 2=2В, U3=3В |
|
|
6 |
F=6кГц, Umвх=3 В R1=3k, K=2 |
F=350кГц, Umвх=50мВ R1=10k, K=8 |
R1…R4 = 10к, U1=3В, U 2=8В |
R1…R4 = 16к, U1=2В, U 2=3В, U3=4В |
|
|
7 |
F=7кГц, Umвх=10 мВ R1=4k, K=8 |
F=1кГц, Umвх=30мВ R1=10k, K=9 |
R1…R4 = 1к, U1=4В, U 2=7В |
R1…R4 = 18к, U1=4В, U 2=3В, U3=2В |
|
|
8 |
F=8кГц, Umвх=80 мВ R1=6k, K=10 |
F=120кГц, Umвх=40мВ R1=10k, K=3 |
R1…R4 = 2к, U1=2В, U 2=6В |
R1…R4 = 20к, U1=3В, U 2=2В, U3=1В |
|
|
9 |
F=9кГц, Umвх=10 мВ R1=10k, K=15 |
F=250кГц, Umвх=50мВ R1=10k, K=4 |
R1…R4 = 3к, U1=1В, U 2=4В |
R1…R4 = 22к, U1=1В, U 2=4В, U3=3В |
|
|
10 |
F=10кГц, Umвх=50 мВ R1=1k, K=12 |
F=45кГц, Umвх=60мВ R1=10k, K=5 |
R1…R4 = 10к, U1=2В, U 2=3В |
R1…R4 = 24к, U1=2В, U 2=3В, U3=4В |
|
|
11 |
F=11кГц, Umвх=40 мВ R1=9k, K=11 |
F=60кГц, Umвх=70мВ R1=10k, K=6 |
R1…R4 = 1к, U1=8В, U 2=9В |
R1…R4 = 27к, U1=4В, U 2=3В, U3=2В |
|
|
12 |
F=12кГц, Umвх=20 мВ R1=4k, K=13 |
F=300кГц, Umвх=50мВ R1=10k, K=5 |
R1…R4 = 2к, U1=3В, U 2=8В |
R1…R4 = 30к, U1=3В, U 2=2В, U3=1В |
|
|
13 |
F=13кГц, Umвх=30 мВ R1=6k, K=14 |
F=160кГц, Umвх=80мВ R1=10k, K=7 |
R1…R4 = 3к, U1=2В, U 2=7В |
R1…R4 = 11к, U1=1В, U 2=2В, U3=3В |
|
|
14 |
F=14кГц, Umвх=10 мВ R1=5k, K=15 |
F=150кГц, Umвх=90мВ R1=10k, K=8 |
R1…R4 =10, U1=1В, U 2=6В |
R1…R4 = 13к, U1=2В, U 2=4В, U3=3В |
|
|
15 |
F=15кГц, Umвх=60 мВ R1=10k, K=18 |
F=200кГц, Umвх=20мВ R1=10k, K=9 |
R1…R4 = 1к, U1=2В, U 2=4В |
R1…R4 = 15к, U1=4В, U 2=2В, U3=3В |
|
|
16 |
F=16кГц, Umвх=80 мВ R1=10k, K=17 |
F=100кГц, Umвх=30мВ R1=10k, K=3 |
R1…R4 = 2к, U1=1В, U 2=7В |
R1…R4 = 16к, U1=3В, U 2=1В, U3=2В |
|
|
17 |
F=17кГц, Umвх=10 мВ R1=10k, K=16 |
F=300кГц, Umвх=50мВ R1=10k, K=4 |
R1…R4 = 3к, U1=2В, U 2=4В |
R1…R4 = 18к, U1=1В, U 2=2В, U3=3В |
|
|
18 |
F=18кГц, Umвх=20 мВ R1=10k, K=19 |
F=200кГц, Umвх=70мВ R1=10k, K=5 |
R1…R4 = 10к, U1=2В, U 2=5В |
R1…R4 = 20к, U1=2В, U 2=4В, U3=3В |
|
|
19 |
F=19кГц, Umвх=90мВ R1=10k, K=8 |
F=100кГц, Umвх=40мВ R1=10k, K=5 |
R1…R4 = 1к, U1=5В, U 2=6В |
R1…R4 = 22к, U1=4В, U 2=2В, U3=2В |
|
|
20 |
F=20кГц, Umвх=50 мВ R1=10k, K=20 |
F=130кГц, Umвх=20мВ R1=10k, K=6 |
R1…R4 = 2к, U1=3В, U 2=9В |
R1…R4 = 24к, U1=2В, U 2=1В, U3=3В |
2. Для схемы инвертирующего усилителя, приведенной на рис.7.2, произвести расчет величины сопротивления обратной связи R2 по заданным К и R1.
3. Собрать схему инвертирующего усилителя и получить осциллограммы входных и выходных напряжений. Определить при помощи маркеров величину коэффициента усиления.
4. Для схемы неинвертирующего усилителя, приведенной на рис.7.3, произвести расчет величины сопротивления обратной связи R2 по заданным К и R1.
5. Собрать схему неинвертирующего усилителя, получить осциллограммы входных и выходных напряжений. Определить при помощи маркеров величину коэффициента усиления.
6. Собрать схему дифференциального каскада (рис.7.4), измерить мультиметром значение выходного напряжения, которое должно соответствовать формуле (7.3).
7. Собрать схему сумматора (рис.7.5), измерить мультиметром значение выходного напряжения, которое должно соответствовать формуле (7.4).
Контрольные вопросы
усилитель операционный сигнал сумматор
1. Как называются входы операционного усилителя?
2. Какое значение для фазы выходного сигнала имеет выбор входа операционного усилителя?
3. Какова минимальная рабочая частота операционного усилителя?
4. Каким образом задается коэффициент усиления простого операционного усилителя, не имеющего специальных входов управления усилением?
5. Какие факторы определяют максимальную амплитуду выходного сигнала?
6. Что такое частота единичного усиления?
7. Какой временной параметр определяет быстродействие операционного усилителя?
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методы определения параметров операционных усилителей, входных токов, напряжения смещения, дифференциального входного и выходного сопротивлений, скорости нарастания выходного напряжения, коэффициентов усиления инвертирующего и неинвертирующего усилителей.
контрольная работа [151,0 K], добавлен 02.12.2010Изучение методов измерения основных параметров операционных усилителей. Исследование особенностей работы операционного усилителя в режимах неинвертирующего и инвертирующего усилителей. Измерение коэффициента усиления инвертирующего усилителя.
лабораторная работа [751,7 K], добавлен 16.12.2008Применение операционных усилителей для сложения двух постоянных, двух переменных, постоянного и переменного напряжений, дифференцирования и интегрирования входных сигналов. Переходной процесс в интеграторе, влияние на него амплитуды входного сигнала.
контрольная работа [120,0 K], добавлен 02.12.2010Характеристики операционного, инвертирующего и неинвертирующего усилителя. Оценка величин среднего входного тока и разности входных токов операционного усилителя. Измерение коэффициента усиления неинвертирующего усилителя на операционный усилитель.
методичка [760,8 K], добавлен 26.01.2009Расчет интегрирующего усилителя на основе операционного усилителя с выходным каскадом на транзисторах. Основные схемы включения операционных усилителей. Зависимость коэффициента усиления от частоты, а также график входного тока усилительного каскада.
курсовая работа [340,2 K], добавлен 12.06.2014Нахождение корреляционной функции входного сигнала. Спектральный и частотный анализ входного сигнала, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристика. Переходная и импульсная характеристика цепи. Определение спектральной плотности выходного сигнала.
курсовая работа [781,9 K], добавлен 27.04.2012Использование для усиления узкополосных сигналов так называемых резонансных усилителей (ламповых и транзисторных). Разработка принципиальной электрической схемы усилителя сигнала с амплитудной модуляцией. Расчет характеристики, графика выходного сигнала.
курсовая работа [168,9 K], добавлен 17.12.2009Анализ частотных и временных характеристик цепи. Влияние изменяемого параметра цепи на частотные характеристики. Нахождение выходного сигнала методом интеграла наложения. Построение графика входного и выходного сигнала при увеличении входного импульса.
курсовая работа [193,5 K], добавлен 01.10.2014Назначение и описание выводов инвертирующего усилителя постоянного тока К140УД8. Рассмотрение справочных параметров и основной схемы включения операционного усилителя. Расчет погрешностей дрейфа напряжения смещения от температуры и входного тока.
реферат [157,8 K], добавлен 28.05.2012Описание модели упрощения обработки поступающего сигнала. Структурная схема преобразователя аналоговой информации. Расчет принципиальной схемы устройства: блок интегрирования, генератор прямоугольных импульсов, источник напряжения и усилитель мощности.
курсовая работа [254,0 K], добавлен 22.12.2012Компенсация напряжения сдвига операционных усилителей, их свойства и принцип работы. Исследование работы инвертирующего, неинвертирующего и дифференциального включения операционного усилителя. Измерение коэффициента ослабления синфазной составляющей.
лабораторная работа [4,0 M], добавлен 16.12.2015Моделирование схемы неинвертирующего усилителя переменного тока; принцип работы, элементы: резистивный делитель, входная цепь, фильтр высоких частот. Расчёт сопротивлений резисторов и емкости конденсатора; определение параметров операционного усилителя.
контрольная работа [909,9 K], добавлен 19.11.2012Синтез эквивалентных и принципиальных схем электрического фильтра и усилителя напряжения. Анализ сложного входного сигнала и его прохождения через схемы разработанных радиотехнических устройств. Анализ спектра последовательности прямоугольных импульсов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.12.2014Разработка транзисторного усилителя с помощью программы схемотехнического моделирования Micro Cap 8.0. Оценка максимального уровня входного сигнала и сопротивления. Температурный режим. Анализ усилителя в частотной области. Статический анализ схемы.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 10.01.2016Разработка эквивалентной, принципиальной схемы электрического фильтра. Анализ спектрального состава входного сигнала и прохождения сигнала через электрический фильтр и усилитель. Синтез эквивалентных схем и проектирование схем радиотехнических устройств.
курсовая работа [488,3 K], добавлен 08.02.2011Методы измерения параметров и характеристик усилителей низкой частоты. Изменение входного сигнала в заданных пределах, частоты генератора. Выходное напряжение при закороченном и включенном сопротивлении на входе усилителя. Входная емкость усилителя.
лабораторная работа [21,8 K], добавлен 19.12.2014Принцип действия операционного усилителя, определение его свойств параметрами цепи обратной связи. Схема усилителя постоянного тока с нулевыми значениями входного напряжения смещения нуля и выходного напряжения. Активные RC-фильтры нижних, верхних частот.
курсовая работа [488,7 K], добавлен 13.11.2011Основные схемы включения операционного усилителя и его характерные свойства. Исследование неинвертирующего и инвертирующего включения данных устройств, усилители переменного тока на их основе. Выпрямители и детекторы сигналов на операционных усилителях.
курсовая работа [825,0 K], добавлен 19.03.2011Выбор схемы инвертирующего усилителя. Подбор резисторов, исходя из аддитивной погрешности и операционного усилителя, исходя из аддитивной и мультипликативной составляющей. Принципиальная схема блока питания и инвертирующего усилителя с блоком питания.
курсовая работа [404,1 K], добавлен 13.03.2013Построение математической модели динамической системы. Изучение цепочки усилителей, состоящих из соединенных последовательно безынерционного усилителя и фильтра. Неустойчивость образования периодического сигнала и хаотизация сигнала в цепочке усилителей.
контрольная работа [64,7 K], добавлен 24.11.2015
