Применение операционных усилителей

Министерство образования и науки РФ

Дальневосточный Государственный Технический Университет

(ДВПИ им. Куйбышева)

Институт Радиоэлектроники Информатики и Электротехники

ЭЛЕКТРОНИКА

"ПРИМЕНЕНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ"

Владивосток 2010 г.

Цель работы: Ознакомиться с применением ОУ для сложения двух постоянных, двух переменных, постоянного и переменного напряжений, дифференцирования и интегрирования входных сигналов.

Для исследования был использован ОУ LM741.

1. Суммирование постоянных напряжений моделировалось на схеме рис.1.

А. При U_ВХ1 = 5В и U_ВХ2 = 3В измерены: I₁ =1мА; I₂ =0,6мА; I₃ =1,6мА; I₄ =1,6мА; U_ВЫХ =-8В.

В. По значениям номиналов схемы рассчитаны:

I₁ = U₁/ R₁ = 1мА; I₂ = U₂/ R₂ =0,6мА;

I_ос= U_ВЫХ/ R₃ =1,6мА; I_ос = I₁+ I₂ = 1,6мА;

U^*_ВЫХ = - (U_ВХ1∙ R₃/ R₁ + U_ВХ2∙ R₃/ R₂) = - 8В.

Измеренное значение U_ВЫХ соответствует расчетному значению U^*_ВЫХ.

2. Суммирование постоянного и переменного напряжений моделировалось на схеме рис.2., осциллограммы напряжений приведены на

рис.6.3

А. При U_ВХ≈ = 1В; U_ВЫХ≈ = 1В (фаза сдвинута на 180⁰); U_ВЫХ= = - 1В; расчетные значения этих величин:

U^*_ВЫХ≈ = 1В; U^*_ВЫХ= =-1В.

В. При U_ВХ≈ = 1В и R₂=2,5 кОм измеренное значение U_ВЫХ≈ = 1В (фаза сдвинута на 180⁰), а постоянная составляющая U_ВЫХ= = 2В (рис.4).

Расчетные значения этих величин:

U^*_ВЫХ≈ = U_ВХ1∙ R₃/ R₁ = 1В; U^*_ВЫХ= = - U_ВХ2∙ R₃/ R₂ = - 2В;

3. Суммирование переменных напряжений исследовалось по схеме рис.5.

При U_ВХ≈ = 1В; U_ВЫХ≈ = 4В (фаза сдвинута на 180⁰); U_ВЫХ= = - 4В;

расчетные значения этих величин:

U^*_ВЫХ≈ = U_ВХ∙ R₃/ R₁ + R₃/ R₁ = 4В, что соответствует результатам измерений.

4. Переходной процесс в интеграторе исследовался по схеме рис.7 На вход схемы подавались импульсы прямоугольной формы частотой 1 кГц.

Скорость изменения выходного напряжения (по осциллограмме рис.8) V_{U ВЫХ} = 10В/мс.

5. Влияние амплитуды входного сигнала на переходный процесс в интеграторе показан на рис.9.

V_{U ВЫХ} = 20В/мс, что в два раза больше, чем в предыдущем эксперименте, то есть скорость изменения выходного напряжения интегратора пропорциональна амплитуде входного сигнала.

6. Влияние параметров схемы на переходный процесс в схеме интегратора

А. При R₁ = 5 кОм скорость изменения выходного сигнала увеличивается:

V_{U ВЫХ} = 20В/мс, что в 2 раза больше, чем в эксперименте по п.4 и равно значению в предыдущем эксперименте.

В. При С₁ = 0,02 мФ скорость изменения выходного сигнала (рис.11) уменьшается: V_{U ВЫХ} = 5В/мс, что в 2 раза меньше, чем в эксперименте по п.4.

Результаты измерений по п.4 - п.6 сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты экспериментов со схемой интегратора

№ пункта эксперимента	UВХ (В)	R1 (кОм)	C1 (мкФ)	VU ВЫХ (В/мс)	UВЫХ MAX (В)
4	1	10	0,01	10	2,5
5	2	10	0,01	20	5
6 А	1	5	0,01	20	5
6 В	1	10	0,02	5	1,25