Задание на работу. Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхем – операционных усилителях(ОУ)

Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхем – операционных усилителях(ОУ). ОУ являются наиболее универсальными и многофункциональными аналоговыми микросхемами, которые широко используются в различных электронных устройствах, служащих для преобразования, генерации и обработки сигналов. В лабораторной работе исследуются различные усилители, выполненные на основе микросхем ОУ.

Все усилители, выполненные на основе микросхем ОУ, охватываются отрицательной обратной связью, что обеспечивает работу ОУ в линейном режиме. Для идеального ОУ полагаем следующее: К_у = ¥, R_вх = ¥, R_вых = 0.

Инвертирующий усилитель. Подключив звено отрицательной обратной связи (ООС), состоящее из двух резисторов (делителя) R1 и Roc между выходом и инвертирующим входом, и соединив неинвертирующий вход ОУ с общей точкой, получим инвертирующий усилитель (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Схема инвертирующего усилителя на ОУ

Зависимость выходного напряжения от входного сигнала (статическая амплитудная характеристика) такого усилителя рассчитывается по формуле:

, (3.1)

где: R 1 и R _ос – сопротивления, определяющие коэффициент усиления инвертирующего усилителя.

Из формулы следует, что при значении R _ос = R 1, амплитудная характеристика инвертирующего усилителя принимает следующий вид:

. (3.2)

Неинвертирующий усилитель. Схема неинвертирующего усилителя представлена на рисунке 3.2.

Рис. 3.2. Схема неинвертирующего усилителя на ОУ.

Амплитудная характеристика неинвертирующего усилителя на ОУ рассчитывается по следующей зависимости:

, (3.3)

где: R 1 и R _ос – сопротивления, определяющие коэффициент усиления неинвертирующего усилителя.

Из формулы следует, что при значении R _ос = 0, амплитудная характеристика принимает следующий вид:

. (3.4)

Суммирующий усилитель. Суммирует сигналы, поступающие на его входы U_{вх 1} и U_{вх 2}.

Рис. 3.3 Схема суммирующего усилителя на ОУ.

Амплитудная характеристика суммирующего усилителя на ОУ рассчитывается по следующей зависимости:

, (3.5)

где: R 1 и R 2 – входные сопротивления, R _ос – сопротивление обратной связи.

Дифференциальный усилитель. Усиливает разность двух входных напряжений на соответствующих входах U_{вх 1} и U_{вх 2} и подавляет на них синфазный (одинаковый) сигнал помехи.

Рис. 3.4 Схема дифференциального усилителя на ОУ.

Амплитудная характеристика дифференциального усилителя на ОУ рассчитывается по следующей зависимости:

, (3.6)

где: R 1 и R _ос – сопротивления, определяющие коэффициент усиления дифференциального усилителя.

При этом должно соблюдаться условие:

(3.7)