Теоретичні відомості

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра фізичної та біомедичної електроніки

 

Рег. № -------------------------------------------

 

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

До виконання лабораторних робіт

з дисципліни "ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ"

для студентів IV курсу

спеціальності 090804 «Фізична та біомедична електроніка»

напряму підготовки 6.050801 «Мікро- та наноелектроніка»

галузі знань 0508 «Електроніка»

факультету кібернетики

 

 

Херсон 2011р.

 

Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Електронні системи" для студентів IV курсу спеціальності 090804 «Фізична та біомедична електроніка» напряму підготовки 6.050801 «Мікро- та наноелектроніка» галузі знань 0508 «Електроніка»/ В.М. Литвиненко. – Херсон, ХНТУ, 2011.- 55с.

 

 

Укладач: к.т.н., доц. Литвиненко В.М.

 

Рецензенти: д.ф.-м.н., проф. Коваленко В.Ф.,

к.т.н., доц. Новікова А.О.

 

Затверджено на засіданні кафедри «Фізична та біомедична електроніка»

протокол № від « » 2011р.

Зав. каф. О.О. Новіков

 

 

Відповідальний за випуск зав. каф. «Фізична та біомедична електроніка»

д.х.н., проф. О.О. Новіков

 

Лабораторна робота №1

Дослідження операційного підсилювача

1. Мета роботи:вивчити основні властивості та параметри операційного підсилювача.

Прилади:комп'ютер, програма Electronics Workbench V5.12.

 

Теоретичні відомості

Інтегральний операційний підсилювач характеризується поряд параметрів, що описують цей компонент з погляду якості виконання ним своїх функцій. Серед параметрів, що зазвичай приводяться в довідкових даних, основними є наступні. Середній вхідний струм Івх. У відсутність сигналу на входах ОП через його вхідні виводи протікають струми, обумовлені базовими струмами вхідних біполярних транзисторів або струмами витоку затворів для ОП з польовими транзисторами на вході. Вхідні струми, проходячи через внутрішній опір джерела вхідного сигналу, створюють падіння напруги на вході ОП, які можуть викликати появу напруги на виході у відсутності сигналу на вході. Компенсація цього падіння напруги утруднена тим, що струми входів реальних ОП можуть відрізнятися один від одного на 10...20% Вхідні струми ОП можна оцінити по середньому вхідному струму, що обчислюється як середнє арифметичне струмів інвертуючого і неінвертуючого входів:

де I1 і I2 відповідно струми інвертуючого і неінвертуючого входів.

Різниця вхідних струмів визначається виразом:


У довідниках указують модуль цієї величини. Схема для вимірювання вхідних струмів представлена на рис. 11.1. Коефіцієнт посилення напруги на постійному струмі Ку - показник ОП, що визначає наскільки добре виконує ОП основну функцію - посилення вхідних сигналів. У ідеального підсилювача коефіцієнт посилення повинен прагнути до нескінченності. Коефіцієнт посилення напруги схеми підсилювача на ОП (рис. 11.2} обчислюється за формулою:


Напруга змішення Uсм - значення напруги, яку необхідно подати на вхід ОП, щоб напруга на його виході була рівна нулю. Напругу зсуву Uсм можна обчислити, знаючи вихідну напругу за відсутності напруги на вході і коефіцієнт посилення:


Вхідний опір Rвх. Розрізняють дві складові вхідного опору: диференціальний вхідний опір і вхідний опір по синфазному сигналу (опір витоку між кожним входом і "землею"). Вхідний диференціальний опір для біполярних ОП знаходиться зазвичай в межах 10 кОм.,.10 МОм. Вхідний опір по синфазному сигналу визначається як відношення приросту вхідної синфазного напруги до викликаного приросту середнього вхідного струму :


Диференціальний вхідний опір спостерігається між входами ОП і може бути визначене по формулі:


де ΔUвх - зміна напруги між входами ОП, ΔIвх - зміна вхідного струму. Вихідний опір Rвих в інтегральних ОП складає 20...2000 Ом. Вихідний опір зменшує амплітуду вихідного сигналу, особливо при роботі підсилювача, на порівнянний з ним опір навантаження. Схема для вимірювання диференціального вхідного опору ОП і вихідного опору приведена на рис. 11.3. Швидкість наростання вихідної напруги Vuвых рівна відношенню зміни вихідної напруги ОП до часу його наростання при подачі на вхід стрибка напруги. Час наростання визначається інтервалом часу, в перебігу якого вихідна напруга ОП змінюється від 10% до 90% від своїх сталих значень.


Схема для вимірювання швидкості наростання вихідної напруги показана на рис. 11.4. Вимірювання проводяться при подачі імпульсу у вигляді ступеня на вхід ОП, охопленого негативним зворотним зв'язком (НЗЗ) із загальним коефіцієнтом посилення від 1 до 10.

Паспортні дані ОП LM741:

• середній вхідний струм ОП 0,08 мкА;

• різниця вхідних струмів ОП 0,02 мкА;

• напруга зсуву ОП 1 mВ;

• вхідний опір ОП 2 Мом;

• вихідний опір ОП 75 Ом;

• швидкість наростання вихідної напруги ОП 0,5 В/мкс.