Схема исследования широкополосного усилителя

Рис. 6.3. Схема широкополосного усилителя.

Заполнить таблицы

Экспериментальные данные АЧХ для U_вх, = 707 мВ

Экспериментальные данные ФЧХ для U_вх, = 707 мВ

Построить график АЧХ фильтра в логарифмическом масштабе частот

Построить график ФЧХ фильтра в логарифмическом масштабе частот

Выводы

7. Операционные усилители

Измерительные преобразователи преобразуют параметры сенсоров (первичных преобразователей) в нормируемые значения напряжения или тока, необходимые и достаточные для дальнейшего преобразования.

В качестве схем измерительных преобразователей могут быть применены:

- линейные усилители сигналов с резистивных и полупроводниковых термометров;

- дифференциальные усилители тензопреобразователей давления;

- ограничители уровней (нормализаторы), например, индуктивных датчиков частоты вращения турбинки расходомеров;

- импульсные генераторы – преобразователи диэлькометрических влагомеров.

В настоящее время эти преобразователи обычно выполняются на операционных усилителях (ОУ).

ОУ имеет два основных свойства:

a. ОУ имеет очень большой коэффициент усиления. Минимальная разность потенциалов на входах – и + усиливается до максимально возможного значения на выходе ОУ. Т.е., до напряжений питания ОУ.

b. входной ток ОУ равен нулю.

Эти свойства позволяют создавать электронные устройства, позволяющие выполнять математические операции. Например, умножать входные сигналы на заданное число. Так, на рисунке 7.1 показан суммирующий линейный усилитель, умножающий входные сигналы по формуле:

U вых = – (Uвх1•100 + Uвх2•10) (7.1)

Формула объясняется следующим образом.

Поскольку ОУ работает в линейном усилительном режиме, то разность потенциалов на входах – и + равна нулю и равна 0 В, т.к. на входе + подключена «земля». Тогда от источника Uвх1 через резистор 1 кОм потечет ток I1 = Uвх1/1 кОм.

Поскольку входной ток ОУ равен нулю, ток I1 дойдя до входа –, где потенциал равен нулю, потечет по резистору 100 кОм, создавая на нем падение напряжения:

Uвых(1) = – I1•100 кОм = – (Uвх1/1кОм) •100 кОм = – Uвх1•100

Аналогично, сигнал на втором входе добавит падение напряжение

Uвых(2) = – (Uвх1/10кОм) •100 кОм = – Uвх1•10

Суммарное напряжение на выходе схемы определится по формуле 7.1.

Цель работы: исследовать схемы измерительных преобразователей на операционных усилителях.

Задачи работы:

- разработать структурные схемы лабораторного стенда для измерения параметров устройств;

- смоделировать и исследовать линейный усилитель на ОУ;

- смоделировать и исследовать дифференциальный усилитель на ОУ;

- смоделировать и исследовать ограничители сигналов на ОУ.