Неинвертирующий каскад на ОУ

На практике ОУ включают с ООС. Характерным представителем уси­лителей с последовательной по входу и параллельной по выходу ООС явля­ется ОУ при неинвертирующем включении (рис. 1).

Коэффициент усиления каскада с ООС

, (10)

где К – справочный коэффициент усиления без ООС при , .

Рис. 1. Неинвертирующее включение ОУ

Глубина ООС

, (11)

где - коэффициент передачи цепи ООС.

При ,

. (12)

При и ОУ работает как повторитель напряжения.

Входное сопротивление каскада

, (13)

где - справочное значение для ОУ без ООС.

Выходное сопротивление каскада

, (14)

где - справочное значение для ОУ без ООС.

Относительная нестабильность коэффициента усиления каскада с ООС ()

(15)

где - относительная нестабильность коэффициента усиления кас­када без ООС.

 

Инвертирующий каскад на ОУ

Представляет собой усилитель с параллельной ООС по напряжению (рис. 2).

Рис. 2. Инвертирующее включение ОУ

Коэффициент усиления каскада с ООС

. (16)

Для ОУ с K>>1

, (17)

где - коэффициент передачи цепи ООС.

Входное сопротивление каскада с ООС

. (18)

Выходное сопротивление каскада с ООС

, (19)

где в (17), (18), (19) К, , - справочные данные ОУ.

Нестабильность коэффициента усиления каскада выражается форму­лой (15). В режиме инвертора-повторителя и .

 

Сумматоры на ОУ

Сумматоры используются в качестве линейных смесителей (микше­ров) сигналов. Приведены на рис. 3 и 4.

Рис. 3. Схема инвертирующего сумматора.

Выражение для выходного напряжения (рис. 3):

, (20)

где - модуль коэффициента передачи i -го входного каскада.

Чтобы исключить влияние входного тока ОУ на точность суммирова­ния, необходимо неинвертирующий вход ОУ заземлить через резистор R, со­противление которого вычисляется из уравнения:

. (21)

Точность суммирования увеличивается с увеличением глубины ООС .

Рис. 4. Схема неинвертирующего сумматора

Для неинвертирующего сумматора

, (22)

где - коэффициент передачи j-го входного сигнала, и

.

Для выравнивания сопротивлений на входах ОУ должно выполняться условие:

(23)

или при и

. (24)

 

Вычитатель на ОУ

При использовании обоих входов можно сложить входные сигналы с различными по знаку коэффициентами передачи, т.е. выполнить операции суммирования или вычитания произвольного числа сигналов на одном ОУ (рис.5). В этом случае выходное напряжение равно

. (25)

Чтобы обеспечивалось равенство сопротивления на входах ОУ, необхо­димо выполнить условие:

(26)

Величины выравнивающих сопротивлений и определяются по выражениям:

, (27)

. (28)

Рис. 5. Схема сумматора-вычитателя на ОУ

Только положительные значения сопротивлений, найденные по двум послед­ним формулам (27) и (28), имеют смысл. Здесь , . Если , то резисторы и не требуются.

Описание лабораторного стенда

 

Конструктивно стенд выполнен в виде коробчатого блока с автоном­ным питанием от сети 220 В, 50 Гц. На лицевой панели установлен выключа­тель SA напряжения В и индикатор HL световой сигнализации. Лабо­раторный макет исследуемого каскада на ОУ собран на печатной плате с гнездами XS для коммутации с помощью перемычек радиоэлементов элек­трической схемы рис.6.

Рис. 6. Лабораторный макет. Схема электрическая принципиальная

Делители на резисторах , , и , , служат для получе­ния входных сигналов при исследовании ОУ в режиме суммирования и вы­читания.

Входной и выходной сигнал измеряется прибором PV с добавочными сопротивлениями , , . Переключатель S4, установленный на лице­вой панели, подключает прибор PV: «вправо» поз. 2 к выходу ОУ, «влево» поз. 1 ко входу ОУ. В поз. 2 S4 шкала PV имеет пределы В, в поз. 1 S4 шкала PV имеет пределы В. Переключатель S5 служит для подключения осциллографа (вольтметра) на вход (влево) – выход (вправо) ОУ при измере­нии переменного сигнала на входе-выходе.

Потенциометр служит для коррекции нуля ОУ.

Выключатели S1 и S2 подключают и при измерении ОУ. Выключатель S6 подключает (вверх) нагрузку ОУ. Переключатель S3 слу­жит для подключения для измерения входных сигналов на гнездах X7 (X8) и (X10) X9. Регистрирующий прибор – вольтметр переменного напряжения или осциллограф – подключают к гнездам X31, X32.

Параметры ОУ К140УД6: , дБ, МОм, , МГц, В, В, В, кОм.

Элементы ООС подключают («влево») ключами S7, S8, S9. Конденса­тор служит для коррекции ЧХ ОУ.

 

3 Порядок выполнения работы

Получить у преподавателя вариант из табл. 1. Выполнить расчет па­раметров каскада на ОУ: , , , , , при пФ, , .

Таблица 1

Вариант	Неинв. вкл.	Инверт. вкл.	Сумматор инв.	Вычитатель
, кОм	R, кОм	, кОм	R , кОм	, В	, В	, В	, В
					+1	+0,5	+2	+1
					+0,6	+0,9	+1,5	+0,5
				5,1	+0,7	+0,8	+1,2	+0,2
				5,1	+2	-1	+1	+2
					+0,5	+0,5	-1,5	-1,5
		5,1			+2	-1	-2	-1
					+0,7	-0,2	+0,7	+0,2
		5,1			+1,5	-0,5	-1,6	-0,6
					+0,5	-0,2	+0.5	-0,2
					+0,8	-0,3	+0,8	-0,3

 

Порядок выполнения работы

Структурная схема лабораторной установки представлена на рис. 7.

P

A

G

 

Рис. 7. Структурная схема лабораторной установки:

G – генератор испытательных сигналов (гармонических, импульсных или постоянных), А – усилитель на ОУ, Р – осциллограф или вольтметр

Генератор G подключается к гнездам X3, X4. Осциллограф подключа­ется к гнездам X31, X32. Прибор PV подключается к выходу S4 (положение 2), ко входу S4 (положение 1). Амплитуда выходного сигнала не должна пре­вышать 10 В.

Примечание. Все виды коммутаций в схеме производить при выклю­ченном питании.