Эксперимент 3. Измерение времени нарастания выходного напряжения неинвертирующего усилителя

Выходное напряжение (измерение)                  U_ВЫХ =                    Время установления выходного напряжения

(измерение)                                                                   t_УСТ =                    

Скорость нарастания выходного напряжения

(расчет по результатам измерений)                          V_U.ВЫХ =                

 

Рисунок 10.6 – Осциллограмма выходного напряжения схемы

 

 

Исследование инвертирующего усилителя

Цель работы

1. Изучение схемы включения ОУ и назначения ее элементов.

2. Измерение и расчет коэффициента усиления инвертирующего усилителя на ОУ.

3. Определение разности фаз между выходным и входным синусо- идальным напряжением инвертирующего усилителя на ОУ.

4. Исследование динамических характеристик инвертирующего усилителя на основе ОУ.

5. Исследование влияния коэффициента усиления схемы, на по- стоянную составляющую выходного напряжения инвертирующего усилителя.

Приборы и элементы

Осциллограф – группа Instruments Боде-плоттер – группа Instruments Функциональный генератор – группа Instruments

Операционный усилитель LM741 – группа Analog ICs

Резисторы – группа Basic

Краткие сведения из теории

Схема инвертирующего усилителя, выполненного на ОУ, охвачен- ном параллельной отрицательной обратной связью (ООС) по напряже- нию, приведена на рис. 11.1. Коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя в первом приближении определятся по формуле:

K U = - R 2 R 1 .                                       (11.1)

 

 

Рисунок 11.1 – Инвертирующий усилитель на ОУ

 

Знак «минус» в представленной формуле означает, что выходное напряжение инвертирующего усилителя находится в противофазе с входным напряжением, т.е. происходит сдвиг по фазе выходного сиг- нала на 180°.

В случае инвертирующего усилителя входной сигнал и сигнал ООС суммируются с помощью резисторов R ₁ и R ₂, которые определяют ко- эффициент усиления схемы.

Резистор R ₃ вводится в усилитель с целью уменьшения составляю- щей выходного напряжения, вызванной неравенством входных токов инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ. Полное устранение указанной составляющей выходного напряжения достигается при ра- венстве сопротивления резистора R ₃ сопротивлению параллельно включенных резисторов R ₁ и R ₂:

 

R = R // R

=  R 1 × R 2

.                            (11.2)

3     1     2

R 1 + R 2

 

Ввиду малости входных токов ОУ и их разности в первом прибли- жении можно считать, что постоянная составляющая выходного напря- жения U_O.ВЫХ усилителя зависит от коэффициента усиления K_U схемы и напряжения смещения U_СМ и вычисляется по формуле:

 

U O. ВЫХ

= U СМ × K U  .                                  (11.3)

 

 

Порядок проведения экспериментов