4.Контрольные вопросы

1. Назовите области применения фильтров.

2. Чем отличаются активный и пассивный фильтры?

3. Какую функцию выполняет ОУ в схемах активных фильтров?

4. Перечислите основные характеристики фильтров.

5. Как правило, в практических схемах активных фильтров на ОУ неинвертирующий вход соединяется с общим выходом через резистор. Поясните назначение резистора.

Лабораторная работа №7 Исследование rc–генераторов синусоидальных колебаний на базе оупт

Цель работы: изучить назначение и принцип работы RC–генератора на основе операционного усилителя постоянного тока ОУПТ и нулевой (последовательно-параллельной) фазосдвигающей цепочки

1.Теоретическая часть

Генераторы синусоидальных колебаний ГСК – устройства, предназначенные для преобразования энергии источника постоянного напряжения в переменное синусоидальное напряжение заданной частоты f [1-5, 7,8].

Электронные генераторы выполняются на базе избирательных усилителей с колебательными LC–контурами или частотно-зависимыми RC–цепями. Усилители выполняются на биполярных и полевых транзисторах, ОУПТ и т.д.

Независимо от схемы и элементной базы реализации генераторов, усилители должны охватываться положительной обратной связью и выполняться следующие два условия, обеспечивающие генерацию синусоидальных колебаний:

Ку*Кос 1, (7.1)

+ =2 к (7.2)

где условие (7.1) определяет баланс амплитуд;

условие (7.2) – баланс фаз, в котором К= {0,1,2…};

Ку - коэффициент усиления усилителя;

Кос - коэффициент обратной связи;

и - фазовые сдвиги соответственно усилителя и цепочки обратной связи.

Различают генераторы с LC–контурами, в которых усилители охвачены трансформаторной, трехточечной индуктивной или трехточечной емкостной обратными связями.

RC-генераторы строятся на базе RC-цепей с фазовыми сдвигами 0 и 180⁰ на частотах квазирезонанса. К последним относят многозвенные RC-цепи, двойной Т-образный мост и др.

2. Порядок выполнения работы

2.1 Макет лабораторной работы включает в себя: операционный усилитель, источник питания, последовательно-параллельную RC–цепочку, приведенные на рис.7.1. Для исследования используется звуковой генератор синусоидальных колебаний, цифровой вольтметр и осциллограф.

Рисунок 7.1. - Макет лабораторной работы

2.2 На вход последовательно-параллельной RC-цепочки включить звуковой генератор и выполнить измерения для получения АЧХ. Установить частоту квазирезонанса и определить коэффициент передачи цепи Кос на ней, добротность цепи Q.

2.3 На инвертирующий вход усилителя подключить звуковой генератор и определить минимальный и максимальный коэффициенты усиления ОУ Куmin и Куmax. Рассчитать соответствующие коэффициенты усиления неинвертирующего усилителя.

2.4 Собрать схему RC–генератора, для чего необходимо соединить между собой точки 1,2 и 3,4. Изменяя величину коэффициента усиления усилителя Ку, добиться устойчивой работы генератора. Экспериментально определить значение коэффициента усиления усилителя.

2.5 Снять осциллограммы выходного напряжения генератора при минимальном коэффициенте усиления усилителя Куmin, при котором схема работает на пороге возбуждения, и максимальном Куmax, при котором схема работает устойчиво, но с искажениями формы Uвых. Определить по осциллографу частоту колебаний.

3. Содержание отчета

3.1 Схема RC-генератора.

3.2 Таблицы экспериментов, графики АЧХ цепочки, частота квазирезонанса, добротность.

3.3 Результаты измерений частоты и коэффициентов усиления усилителя, их теоретический расчет.

4. Контрольные вопросы

4.1 Чему равен коэффициент передачи RC-цепи?

4.2 Как влияет величина коэффициента усиления усилителя на условие самовозбуждения генератора?

4.3 Привести зависимость для определения частоты резонанса генератора .

Лабораторная работа №8

Исследование усилительного каскада на биполярном транзисторе

Цель работы: изучить назначение и принцип работы усилительного каскада на биполярном транзисторе и экспериментально определить значения его основных параметров .

1. Теоретическая часть

Электронные усилители – устройства предназначенные для усиления, подаваемых на их вход сигналов. По роду усиливаемых сигналов они подразделяются на усилители гармонических и усилители импульсных сигналов [1-5].

По характеру изменения усиливаемого сигнала во времени они подразделяются на усилители медленно изменяющихся сигналов, которые называются усилителями постоянного тока и усилители переменного тока. Последние подразделяются на усилители низкой частоты, высокой частоты, широкополосные и избирательные.

По назначению они подразделяются на усилители напряжения, тока и мощности. Усилители напряжения обеспечивают на нагрузочном сопротивлении R_н заданную величину выходного напряжения U_вых.

В таком режиме усилитель работает, когда его входное сопротивление R_вх намного больше сопротивления источника входного сигнала R_и (R_вх>>R_и), а сопротивление нагрузки R_н намного больше выходного сопротивления усилителя R_вых (R_н>>R_вых). Это обеспечивает относительно большое изменение напряжения на нагрузке U_н(U_вых) при небольших изменениях токов входной I_вх и выходной I_н(I_вых) цепи.

Основные параметры усилителей: коэффициент усиления по напряжению Кu ( ); коэффициент усиления по току К_I ( ); коэффициент усиления по мощности К_р (К_р=Р_вых / Р_вх); входное сопротивление R_вх (R_вх = ); выходные сопротивления R_вых; коэффициент частотных искажений , на нижних частотах и на верхних , где К_u, соответственно коэффициенты усиления по напряжению на средних, низких и высоких частотах.

К основным характеристикам усилителей относятся передаточная (амплитудная) и амплитудно-частотная характеристика.

В зависимости от используемых в усилителях активных элементов они подразделяются на ламповые, полупроводниковые – на биполярных и полевых транзисторах.