Меню

Как измерить входное напряжение усилителя

Основные параметры усилителя НЧ и их измерение

В описаниях усилителей НЧ, публикуемых в журнале Радио и другой радиотехнической литературе, принято указывать их номинальную мощность, коэффициент нелинейных искажений, чувствительность и частотную характеристику. По этим четырем основным параметрам уже можно судить о качестве усилителя и пригодности его для тех или иных целей.

Что же представляют собой эти параметры усилителя НЧ Номинальная выходная мощность (Рном) — это мощность, выраженная в ваттах или милливаттах, отдаваемая усилителем в нагрузку, при которой нелинейные искажения соответствуют указанным в описании. При дальнейшем увеличении мощности искажения значительно возрастают. Мощность, при которой искажения достигают 10%, принято считать максимальной (Рмакс).

Нелинейные искажения. В процессе усиления любого, даже чисто синусоидального сигнала из-за нелинейности характеристик транзисторов, электронных ламп, трансформаторов и ряда других элементов аппаратуры в усиленном сигнале появляются гармоники — колебания, частоты которых в 2, 3 и более раз выше основной частоты. Это и есть нелинейные или гармонические искажения, которые растут по мере увеличения мощности, отдаваемой усилителем нагрузке. Они оцениваются коэффициентом гармонических искажений.

Коэффициент гармонических искажений (Кг), измеряемый при синусоидальном входном сигнале постоянной частоты, выражают процентным отношением суммарного напряжения всех гармоник Uг к выходному напряжению Uвых

Допустимый Кг устанавливается соответствующими нормами (ГОСТ). Например, для усилителей НЧ радиоприемников, радиол, магнитол, электрофонов он может быть 5—7%, для бытовых магнитофонов — 5%. Чем выше класс радиоаппаратуры, тем меньше должен быть ее Кг.

Чувствительность. Под термином чувствительность принято понимать то напряжение НЧ сигнала в милливольтах, которое необходимо подать на вход усилителя, чтобы получить на нагрузке номинальную выходную мощность. Чувствительность большинства усилителей для воспроизведения грамзаписи равна 100— 200 мВ, а чувствительность усилителей записи бытовых магнитофонов, измеренная с микрофонного входа, составляет 1—2 мВ.

Частотная характеристика усилителя — это зависимость напряжения выходного сигнала от частоты при неизменном входном напряжении Uвх. По ряду причин усилители НЧ неодинаково усиливают сигналы разных частот. Обычно хуже всего усиливаются самые низшие (fн) и самые высшие (fв), поэтому частотные характеристики усилителей неравномерны и имеют спады или завалы по краям. Крайние частоты, на которых) наблюдается спад усиления на 30% (—ЗдБ), считают границами полосы усиливаемых частот, их указывают в паспортных данных усилителя. Частотная характеристика или полоса усиливаемых частот усилителей НЧ сетевых радиоприемников может быть от 100 до 10 000 Гц, а усилителей малогабаритных транзисторных приемников — от 200 до 3500 Гц, Чем выше класс усилителя, тем шире полоса усиливаемых частот.

Кроме этих параметров, существуют и некоторые другие, однако они второстепенные или вытекающие из основных.

Но вот радиолюбитель смонтировал, испытал и наладил усилитель. Как измерить его основные параметры, чтобы сравнить их с заданными?

Измерения параметров усилителей НЧ производят обычно с помощью специальной измерительной аппаратуры высокой точности. Однако в любительских условиях это можно сделать, пользуясь простыми измерительными приборами, например, описанными в нашем журнале в 1971 и 1972 гг. под рубрикой Лаборатория радиолюбителя. Потребуются генератор НЧ, транзисторный милливольтметр переменного тока и выпрямители для раздельного питания этих приборов. Проверяемый усилитель обычно имеет свой источник питания. Нужен еще эквивалент нагрузки Rэ — проволочный резистор, сопротивление которого равно сопротивлению звуковой катушки громкоговорителя, используемого в усилителе, или специальное устройство, описанное в статье Универсальный эквивалент нагрузки, опубликованной в Радио № 12 за 1973 г.

В комплекте приборов Лаборатории радиолюбителя нет измерителя нелинейных искажений (ИНИ), поэтому измерения этого параметра усилителя придется вести по упрощенной методике, пользуясь дополнительно любым низкочастотным электронным осциллографом, например ЛО-70. В таком случае измерения начинают со снятия амплитудной характеристики усилителя — зависимости выходного напряжения Uвых усиливаемого сигнала от входного напряжения Uвх, измеренной на частоте 1000 Гц (1 кГц) при постоянной нагрузке Rн=Rэ.

Итак, приступаем к снятию амплитудной характеристики усилителя. Схема соединения измерительных приборов с проверяемым усилителем изображена на рис. 1, а (цепи питания не показаны). Сигнал частотой 1000 Гц с выхода генератора НЧ (ГНЧ) подаем на вход усилителя НЧ (УНЧ) экранированным двухжильным кабелем. Оплетку кабеля и одну из его жил заземляем на входе усилителя. Милливольтметр подключаем к гнездам Контроль выхода генератора. Плавно увеличиваем амплитуду сигнала генератора до напряжения 0,3 В. При этом действительное напряжение сигнала на входе усилителя будет 30 мВ, так как он снимается с аттенюатора генератора, ослабляющего сигнал в 10 раз (1 : 10). Измерив входное напряжение Uвх, милливольтметр переключаем на предел измерения 10 В и измеряем выходное напряжение Uвых на эквиваленте нагрузки Rэ (рис. 1, б). Предположим, напряжение Uвых равно 1,2 В. Составляем таблицу (табл. 1) и записываем в нее результаты измерений: Uвх=30 мВ, Uвых=1.2 В. Далее увеличиваем входное напряжение ступенями в 10 мВ, а результаты измерений записываем в таблицу. И так до тех пор, пока не нарушится пропорциональность прироста выходного напряжения Uвых. При этом на экране осциллографа должно наблюдаться заметное на глаз срезание верхушек синусоиды (рис. 1, в). Срезание происходит из-за симметричного ограничения амплитуды выходного сигнала и сопровождается ростом искажений примерно до 10%. Это означает достижение усилителем максимальной мощности (Рмакс). Затем немного уменьшаем Uвх до исчезновения искажений синусоиды (см. рис. 1, б) и считаем, что теперь усилитель отдает номинальную мощность Рном. Выходные напряжения, соответствующие Рмакс и Рном, например 4,1 и 3,6В в таблице выделяем.

Теперь, пользуясь данными табл. 1, строим, амплитудную характеристику усилителя (рис. 2). Для этого по горизонтальной оси вправо от нуля отмечаем входные напряжения Uвх в милливольтах, а по вертикальной оси вверх — выходные напряжения Uвых в вольтах. Все измеренные значения Uвых отмечаем на графике крестиками и через них проводим плавную линию. Эта линия до точки а прямолинейна, а затем заметно отклоняется вниз, что указывает на нарушение прямой зависимости Uвых/Uвх и резкое увеличение искажений.

Зная напряжение Uвых и сопротивление эквивалента нагрузки Rэ, можно подсчитать выходную мощность Рвых усилителя для различных напряжений Uвых.

Выходную мощность Рвых подсчитывают по формуле, вытекающей из закона Ома:

Например, при Рн = 6,5 Ом и Uвых=1,0 В

при Uвых, соответствующем 1,8 В, Рвых ≈ 0,5 Вт в т. д. На рис. 2 параллельно оси Uвых проведена вторая вертикальная ось, на которой отмечены расчетные выходные мощности Рвых.

Перегиб амплитудной характеристики обычно соответствует номинальной мощности Рном усилителя, в нашем примере 2 Вт (максимальная мощность Рмакс ≈ 2,5 Вт). Если перегиб характеристики не явно выражен, его уточняют по осциллографу повторными измерениями. Затем берут среднюю арифметическую величину Uвых, при которой искажения синусоиды на экране осциллографа становятся неразличимыми на глаз.

Читайте также:  Varta максимальное напряжение заряда

Численное значение коэффициента гармонических искажений Кг можно измерить с помощью заграждающего фильтра, настроенного на основную, частоту 1 кГц. Фильтр включают между выходом усилителя НЧ и милливольтметром (рис. 3). Сначала измеряют Uвых при первом положении переключателя В. Предположим, что оно равно 3,6 В (3600 мВ). Затем, установив переключатель во второе положение, чтобы включить фильтр, измеряют напряжение гармоник Uг. Допустим, оно равно 72 мВ. После этого подсчитывают коэффициент гармоник по ранее приведенной формуле:

Теперь, пользуясь амплитудной характеристикой, определяем чувствительность усилителя. Так как Uвх при Рном равно 90 мВ, следовательно, номинальная чувствительность усилителя также равна 90 мВ,

Частотную характеристику, усилителя измеряют при выходной мощности, значительно меньшей номинальной, что устраняет какие-либо перегрузки усилителя. Частотные характеристики усилителей промышленных приемников, например, измеряют при выходной мощности 50 и даже 5 мВт.

Если усилитель сравнительно простой и не имеет каких-либо регуляторов тембра, то регулятор громкости ставят на максимум и во время снятия частотной характеристики его положение не изменяют. При наличии тонкомпенсированного регулятора громкости частотную характеристику снимают при максимальной, минимальной и нескольких, по желанию конструктора, промежуточных положениях регулятора громкости.

Схема соединения приборов с усилителем для измерения частотной характеристики остается прежней (см. рис. 1). Исходная частота входного сигнала та же — 1000 Гц. Ручкой Амплитуда генератора устанавливаем напряжение Uвх, равное 20 мВ, которое в дальнейшем поддерживаем постоянным на всех частотах (это напряжение, которое почти в пять раз меньше номинальной чувствительности усилителя, выбрано для удобства отсчета результатов измерений по шкале стрелочного прибора авометра). Затем, переключив вольтметр на выход усилителя, измеряем напряжение на эквиваленте нагрузки Rэ. Результаты измерений записываем в табл. 2 в две строки: в первой — частоты f входного сигнала, во второй— выходные напряжения Uвых. В заголовке таблицы пишем название усилителя, сопротивление эквивалента нагрузки Rэ, входное напряжение Uвх, при котором производим измерения (в данном примере 20 мВ).

Записав результаты измерений на частоте 1000 Гц, переключаем генератор НЧ на частоту пустим, оно равно 72 мВ. После этого подсчитывают коэффициент гармоник по ранее приведенной формуле:

Теперь, пользуясь амплитудной характеристикой, определяем чувствительность усилителя. Так как Uвх при Рном равно 90 мВ, следовательно, номинальная чувствительность усилителя также равна 90 мВ.

Частотную характеристику, усилителя измеряют при выходной мощности, значительно меньшей номинальной, что устраняет какие-либо перегрузки усилителя. Частотные характеристики усилителей промышленных приемников, например, измеряют при выходной мощности 50 и даже 5 мВт.

Если усилитель сравнительно простой и не имеет каких-либо регуляторов тембра, то регулятор громкости ставят на максимум и во время снятия частотной характеристики его положение не изменяют. При наличии тонкомпенсированного регулятора громкости частотную характеристику снимают при максимальной, минимальной и нескольких, по желанию конструктора, промежуточных положениях регулятора громкости.

Схема соединения приборов с усилителем для измерения частотной характеристики остается прежней (см. рис. 1). Исходная частота входного сигнала та же — 1000 Гц. Ручкой Амплитуда генератора устанавливаем напряжение Uвх, равное 20 мВ, которое в дальнейшем поддерживаем постоянным на всех частотах (это напряжение, которое почти в пять раз меньше номинальной чувствительности усилителя, выбрано для удобства отсчета результатов измерений по шкале стрелочного прибора авометра). Затем, переключив вольтметр на выход усилителя, измеряем напряжение на эквиваленте нагрузки Rэ. Результаты измерений записываем в табл. 2 в две строки: в первой — частоты f входного сигнала, во второй — выходные напряжения Uвых. В заголовке таблицы пишем название усилителя, сопротивление эквивалента нагрузки Rэ, входное напряжение Uвх, при котором производим измерения (в данном примере 20 мВ).

Записав результаты измерений на частоте 1000 Гц, переключаем генератор НЧ на частоту 500 Гц. Проверяем вольтметром входное напряжение 20 мВ, затем возможно точнее измеряем выходное напряжение усилителя на эквиваленте нагрузки Rэ. Далее точно также производим измерения на частотах 250, 150, 100, 75, 50 Гц и записываем результаты измерений в таблицу (любительские усилители на частоте 25 Гц обычно не проверяют). После этого проводим повторное контрольное измерение на частоте 1000 Гц для проверки стабильности работы усилителя и измерительных приборов.

Затем измерения производим на повышенных частотах. После контрольной частоты 1000 Гц на вход усилителя подаем сигналы с частотами 2,5; 5; 7,5; 10; 15 кГц (измерения на частоте 20 кГц производят лишь при проверке усилителей высшего класса). Результаты измерений записываем в таблицу и по ним производим подсчет отношений выходных напряжений Uвх к напряжению контрольной частоты U1000. Полученные отношения записываем в соответствующей строке таблицы.

Например. На частотах 50 Гц и 15 кГц выходное напряжение Uвых = 300 мВ. Следовательно, отношения

На частотах 100 Гц и 10 кГц имеем отношения

а на частотах 150 Гц и 7,5 кГц

Далее, пользуясь вспомогательной табл. 3, эти соотношения напряжений пересчитываем в децибелы и вписываем в нижнюю строку табл. 2.

Теперь, имея все предварительные данные, приступаем к вычерчиванию частотной характеристики усилителя (рис. 4). Обычно для этой цели применяют специальную логарифмическую бумагу (слуховое восприятие звуков различной частоты и громкости подчиняется логарифмическому закону). Однако для построения частотной характеристики можно воспользоваться любой бумагой в клеточку или бумагой-миллиметровкой. Ее размечают так, как показано на рис. 4. Сначала по горизонтальной оси ординат наносим значения частот. На рис. 4 верхний ряд цифр соответствует фиксированным частотам генератора НЧ Лаборатории радиолюбителя. Нижний ряд цифр, выделенный цветом, соответствует частотам, рекомендуемым ГОСТ при снятии характеристик с помощью промышленной измерительной аппаратуры.

Затем по вертикальной оси, предварительно сделав на ней 8—10 равноотстоящих друг от друга отметок, — отношения Uf/U1000 в децибелах. Так как измеренный нами спад или завал частотной характеристики не превышает 6 дБ, то нулевую линию проводим на уровне 6-й отметки и слева ставим цифры 0, —1, —2. —6 дБ. Проводим также линию контрольной частоты 1000 Гц. Далее, пользуясь данными табл. 2, последовательно ставим отметки на измерительных частотах от 50 Гц до 15 кГц. Так как характеристика имеет по краям спады, то отметки в децибелах откладываем вниз от нулевой линии. Например, на частоте 50 Гц был спад в 6 дБ, следовательно, отметку ставим на уровне — 6 дБ. Для частоты 75 Гц отметку располагаем на уровне — 3 дБ и т. д. Плавная линия, проведенная через эти отметки, и будет частотной характеристикой. Горизонтальная линия на уровне —3 дБ, соответствующая общепринятому допуску на неравномерность частотной характеристики, пересекает эту характеристику на частотах 75 Гц и примерно 12 кГц. Следовательно, полоса усиливаемых частот, или полоса пропускания проверяемого усилителя, равна 75—12 000 Гц при неравномерности в 3 дБ.

Читайте также:  Нормальное напряжение батарейки крона

Высококачественные усилители НЧ, кроме регуляторов громкости, имеют обычно два раздельных регулятора тембра — по низшим и высшим частотам. Частотные характеристики таких усилителей снимают не менее трех раз. Сначала оба регулятора тембра устанавливают в положения, соответствующие наибольшему завалу крайних низших и высших частот. Полученная характеристика Может иметь вид кривой, обозначенной на рис. 5 цифрой 1. Затем ручки обоих регуляторов тембра поворачивают в другое крайнее положение, соответствующее максимальному подъему низших и высших частот, а измерения производят при входном напряжении, которое в десять раз (на 20 дБ) меньше номинального. Эта характеристика может иметь вид кривой 2 (рис. 5).

После этого ручки обоих регуляторов устанавливают в средние положения и производят третье измерение. Если полученная характеристика соответствует или близка к кривой 3, то на этом измерения заканчивают. Если же она значительно отличается от этой кривой, тогда путем проб находят такие положения ручек регуляторов, при котором характеристика получается наиболее прямолинейной, и на ручках регуляторов делают соответствующие отметки.

Из графика рис. о ясно видно, что для усилителя НЧ, имеющего такие характеристики, предел регулировки тембра на низшей частоте 63 Гц (по ГОСТ) составляет +6 и —6 дБ, а на высшей, равной 12 кГц,— примерно от +5 до —10 дБ.

Источник



RadiobookA

Усилители мощности

Для измерения чувствительности, выходной мощности и коэффициента гармоник усилителя 34 нужны осциллограф, вольтметр переменного тока, звуковой генератор (ЗГ) и эквивалент нагрузки исследуемого усилителя. Последний представляет собой проволочный резистор, сопротивление которого равно полному сопротивлению звуковой катушки динамической головки (или громкоговорителя) усилителя. Его мощность рассеяния должна быть не меньше мощности динамической головки (если в громкоговорителе усилителя несколько головок, то их общей мощности).

Измерителей коэффициента гармоник обычно нет в радиотехнических кружках школ и внешкольных учреждений. Поэтому искажения, вносимые усилителем в сигнал, оценивают по упрощенной методике, используя для этого любой низкочастотный осциллограф. В этом случае измерения начинают со снятия амплитудной характеристики усилителя — зависимости выходного напряжения U вых усиливаемого сигнала частотой 1000 Гц от входного напряжения UВХ при постоянной нагрузке RH, равной сопротивлению ее эквивалента R9.
Схема соединения измерительных приборов с усилителем, амплитудную характеристику которого надо снять, приведена на рис. 104, а. Усилитель и звуковой генератор должны питаться от отдельных источников. К выходу усилителя вместо динамической головки (или громкоговорителя) подключают эквивалент нагрузки Rэ, а к нему _ вход «Y» осциллографа. Регулятор громкости устанавливают на максимум и подают на вход усилителя от звукового генератора сигнал частотой 1000 Гц напряжением 30. 40 мВ. Развертку горизонтального отклонения луча осциллографа устанавливают такой, чтобы на его экране хорошо просматривалось изображение одного колебания. Измерив входное напряжение UBX, вольтметр переменного тока PU переключают на эквивалент нагрузки Rэ и измеряют выходное напряжение усилителя Uвых. Результаты измерений фиксируют (см. табл. 4).

Схема измерения основных параметров усилителя ЗЧ

Рис. 104. Схема измерения основных параметров усилителя ЗЧ

Не изменяя частоту сигнала ЗГ, увеличивают ступенями через каждые 10 мВ его напряжение, заносят в таблицу результаты измерений. Входное напряжение увеличивают до тех пор, пока на экране не появится заметное на глаз срезание «верхушек» синусоиды (рис. 104, б). Это явление происходит из-за симметричного ограничения напряжения выходного сигнала и сопровождается увеличением коэффициента гармоник усилителя примерно до 10%. Оно означает, что выходная мощность достигла максимальной Рмакс. После этого входной сигнал ЗГ уменьшают до пропадания заметных на глаз искажений синусоиды и считают, что при этом усилитель отдает нагрузке номинальную выходную мощность Pном. Выходные напряжения на эквиваленте нагрузки, соответствующие максимальной Рмах и номинальной Рном выходным мощностям, в таблице следует выделить.

Построение амплитудной характеристики усилителя 3Ч

Рис. 105. Построение амплитудной характеристики усилителя 3Ч

Далее по результатам измерений, занесенным в таблицу, строят амплитудную характеристику усилителя (рис. 105). До точки а она прямолинейна, а затем начинает отклоняться вниз, что говорит о нарушении пропорциональности между входным и выходным напряжениями усилителя и появлении искажений усиливаемого сигнала. Теперь, пользуясь формулой Рвых = Uвых2/RH, можно подсчитать выходную мощность усилителя для различных значений Uвых. На рис. 105 параллельно оси UBUX слева помещена вторая вертикальная ось Рвых, на которой отмечены расчетные выходные мощности усилителя в ваттах.

Рис. 106. Схема измерения коэффициента гармоник

Рис. 106. Схема измерения коэффициента гармоник

Точка а на графике, с которой начинается перегиб амплитудной характеристики, обычно соответствует номинальной выходной мощности усилителя.

По амплитудной характеристике можно определить и численное значение чувствительности усилителя — оно соответствует значению UBX при Рном.

Численное значение коэффициента гармоник Кг усилителя ЗЧ можно измерить с помощью заградительного фильтра L1C1C2 (рис. 106), настроенного на основную частоту 1000 Гц, который включают между выходом усилителя, нагруженного на эквивалент нагрузки R9, и вольтметром переменного тока PU. Катушку L1 этого фильтра, содержащую 290 витков провода ПЭВ-2, наматывают на ферритовом кольце 2000НМ типоразмера К20х12х6 с помощью челнока. Конденсаторы С1 и С2 фильтра типа МБМ или КБ.

Сначала переключатель S устанавливают в положение 1, соответствующее отключенному фильтру, и вольтметром PU измеряют напряжение Uвых. Допустим, UВЬ1Х равно 3 В (3000 мВ). Затем, переведя переключатель S в положение 2, включают заградительный фильтр и измеряют напряжение гармоник Uг. Предположим, что это напряжение будет 70 мВ. Коэффициент гармоник Кг подсчитывают по приведенной ранее приближенной формуле:

По такой методике можно с достаточной точностью измерить чувствительность, выходную мощность и коэффициент гармоник практически любого усилителя ЗЧ. Для стереофонического усилителя параметры каждого канала измеряют раздельно, сравнивают и, если надо, выравнивают соответствующим подбором деталей и режимов работы транзисторов.

В.Г. Борисов. Кружок радиотехнического конструирования

Источник

Исследование характеристик операционного усилителя. Исследование работы инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения. Исследование работы операционных усилителей на постоянном токе

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Лабораторная работа 1.

Исследование характеристик операционного усилителя

2.1.1 Эксперимент 1. Измерение входных токов

Для измерения входных токов необходимо собрать схему ( рис. 1.1) и измерить входные токи ОУ. По результатам измерений вычислить средний входной ток (1.1) и разность входных токов ОУ (1.2).

Результаты измерений и расчётов занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 — Измерение входных токов

Измерение входных токов

Ток неинвертирующего входа I1, мкА

Ток инвертирующего входа I2, мкА

Средний входной ток IВХ, мкА

Разность входных токов ОУ DIВХ, мкА

Рис. 1.1 Схема для измерения входных токов ОУ

2.1.2 Эксперимент 2. Измерение напряжения смещения

Для измерения напряжения смещения необходимо собрать схему

(рис. 1.2) и измерить выходное напряжение усилителя DUВЫХ. По результатам измерений вычислить напряжение смещения UСМ (1.4).

Результаты измерений и расчётов занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 — Измерение напряжения смещения

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения снр переносные

Измерение напряжения смещения

Выходное напряжение усилителя DUВЫХ, В

Коэффициент усиления схемы

Напряжение смещения UСМ, мВ

Рис. 1.2 Схема для измерения напряжения смещения ОУ

2.1.3 Эксперимент 3. Измерение входного и выходного сопротивлений

Для измерения входного и выходного сопротивлений необходимо собрать схему (рис. 1.3) и измерить входной ток IВХ и выходное напряжение усилителя UВЫХ. Переключить ключ клавишей [Space]. Измерить входной ток IВХ после переключения ключа. По результатам измерений рассчитать изменение входного тока DIВХ и напряжения DUВХ. По результатам измерений вычислить входное дифференциальное сопротивление RВХ.ДИФ (1.6).

Rвх.диф.=20*10 -3 /0,011*10 -6 =1,8 МОм

Уменьшать сопротивление нагрузочного резистора RL до тех пор, пока выходное напряжение UВЫХ не будет примерно равно половине значения полученного ранее. Найдём значение сопротивления RL, которое в этом случае приблизительно равно выходному сопротивлению RВЫХ ОУ.

Результаты измерений и расчётов занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 — Измерение входного и выходного сопротивлений

Измерение входного и выходного сопротивлений

Входной ток IВХ, мкА

Входной ток IВХ, мкА (после переключения ключа)

Изменение входного напряжения DUВХ, мВ

Изменение входного тока DIВХ, мкА

Входное дифференциальное сопр. RВХ.ДИФ, МОм

Выходное напряжение UВЫХ, мВ

Выходное сопротивление RВЫХ, Ом

Рис. 1.3 Схема для измерения входного дифференциального сопротивления

2.1.4 Эксперимент 4. Измерение времени нарастания выходного напряжения операционного усилителя

Для измерения времени нарастания выходного напряжения операционного усилителя необходимо собрать схему (рис. 1.4). Включить схему. По осциллограмме (рис. 1.5) измерить выходное напряжение усилителя UВЫХ и время установления выходного напряжения tуст. По результатам измерений вычислить скорость нарастания выходного напряжения ОУ VUВЫХ (1.7).

Результаты измерений и расчётов занести в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 — Измерение времени нарастания выходного напряжения операционного усилителя

Измерение времени нарастания выходного напряжения

Измерение, расчёт

Выходное напряжение UВЫХ, В

Время установления выходного напряжения tуст, мкс

Скорость нарастания выходного напряжения ОУ VUВЫХ, В/мкс

Рис. 1.4 Схема для измерения времени нарастания выходного напряжения

2.1.5 Эксперимент 5. Оценка амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик операционного усилителя

Провести сравнительный анализ различных усилителей на ОУ по частотным характеристикам (рис 1.6). Для оценки рабочего диапазона частот усилителя измерить его АЧХ и определить верхнюю граничную частоту по уровню 0,707, что соответствует (1.8) спаду усиления на –3дБ. Для оценки угла сдвига фазы между входным и выходным напряжениями на верхней граничной частоте fВ.ГР условной полосы пропускания усилителя измерить его ФЧХ с помощью измерителя амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик. Измерив период входного напряжения и временной сдвиг между входным и выходным напряжениями с помощью осциллографа (рис. 1.7), определить фазовый сдвиг на верхней граничной частоте fВ.ГР. Определить коэффициент частотных искажений МВ (1.9) на верхней граничной частоте fВ.ГР.

Результаты измерений и расчётов занесём в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 — Оценка амплитудно-частотных и фазочастотных

характеристик операционного усилителя

Оценка амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик ОУ

Измерение, расчёт

Верхняя граница частоты полосы пропускания по уровню 0,707 (спад усиления на –3 дБ) fВ.ГР, кГц

Угол сдвига фазы jв между входным и выходным напряжениями на верхней граничной частоте, град

Коэффициент частотных искажений МВ на верхней граничной частоте

Рис 1.6 Схема для исследования частотных характеристик ОУ

Лабораторная работа 2.

Исследование работы неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения

Собрать схему работы неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения (рис. 2.1) и измерить амплитуду входного UВХ и выходного UВЫХ синусоидальных напряжений, постоянную составляющую выходного напряжения усилителя U0ВЫХ и разность фаз между входным и выходным напряжением. Рассчитать коэффициент усиления напряжения КУ усилителя (2.1) по заданным значениям параметров компонентов схемы. По результатам измерений (рис. 2.2) вычислить коэффициент усиления по напряжению КУ усилителя (2.2). Используя значение напряжения смещения UСМ, и вычисленное теоретическое значение коэффициента усиления, вычислить постоянную составляющую выходного напряжения (2.3).

Результаты измерений и расчётов занесём в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 — Работа неинвертирующего усилителя в режиме усиления

Измерение, расчёт

Коэффициент усиления, рассчитанный по заданным значениям параметров компонентов КУ

Коэффициент усиления, рассчитанный по результатам измерений КУ

Амплитуда входного напряжения UВХ, мВ

Амплитуда выходного напряжения UВЫХ, В

Постоянная составляющая выходного напряжения U0ВЫХ, рассчитанная по напряжению смещения, мВ

Постоянная составляющая выходного напряжения U0ВЫХ, рассчитанная по результатам измерений, мВ

Разность фаз между входным и выходным напряжением, град

Рис 2.1 Схема работы неинвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения

Рис 2.2

Уменьшить значение сопротивления R1 (см. рисунок 1.11) с 200 кОМ до 10 кОМ, амплитуду синусоидального напряжения генератора увеличить до 100 мВ. Повторить измерения и расчёты при новых параметрах компонентов. Результаты измерений и расчётов занести в таблицу 2.8.

Таблица 2.8 — Исследование влияния параметров схемы неинвертирующего

усилителя на режим её работы

Измерение, расчёт

Коэффициент усиления, рассчитанный по заданным значениям параметров компонентов КУ

Коэффициент усиления, рассчитанный по результатам измерений КУ

Амплитуда входного напряжения UВХ, мВ

Амплитуда выходного напряжения UВЫХ, В

Постоянная составляющая выходного напряжения U0ВЫХ, рассчитанная по напряжению смещения, В

Постоянная составляющая выходного напряжения U0ВЫХ, рассчитанная по результатам измерений, В

Разность фаз между входным и выходным напряжением, град

Рис 2.3

Лабораторная работа 3.

Исследование работы инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения

Собрать схему работы инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения (рис. 3.1) и измерить амплитуду входного UВХ и выходного UВЫХ синусоидальных напряжений, постоянную составляющую выходного напряжения усилителя U0ВЫХ и разность фаз между входным и выходным напряжением. Рассчитать коэффициент усиления напряжения КУ усилителя (2.1) по заданным значениям параметров компонентов схемы. По результатам измерений (рис. 3.2) вычислить коэффициент усиления по напряжению КУ усилителя (2.2). Используя значение напряжения смещения UСМ, и вычисленное теоретическое значение коэффициента усиления, вычислить постоянную составляющую выходного напряжения (2.3). Результаты измерений и расчётов занесём в таблицу 2.9.

Таблица 2.9 — Работа инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения

Измерение, расчёт

Коэффициент усиления, рассчитанный по заданным значениям параметров компонентов КУ

Коэффициент усиления, рассчитанный по результатам измерений КУ

Амплитуда входного напряжения UВХ, мВ

Амплитуда выходного напряжения UВЫХ, мВ

Постоянная составляющая выходного напряжения U0ВЫХ, рассчитанная по напряжению смещения, В

Постоянная составляющая выходного напряжения U0ВЫХ, рассчитанная по результатам измерений, В

Разность фаз между входным и выходным напряжением, град

Рис 3.1 Схема работы инвертирующего усилителя в режиме усиления синусоидального напряжения

Уменьшить значение сопротивления R1 (рис. 3.3) с 200 кОМ до 10 кОМ, амплитуду синусоидального напряжения генератора увеличить до 100 мВ. Повторить измерения и расчёты при новых параметрах компонентов

Источник

Adblock
detector