Рисунок 1 – Экспериментальная схема

2) Экспериментальная часть

Передаточная характеристика каскада U2=f(U1) – это зависимость выходного постоянного напряжения от входного постоянного напряжения при U_{m вх} = 0 В (переменное напряжение на входе каскада должно быть равно нулю). Для этого необходимо отключить входной сигнал и, изменяя напряжение U1 (G1), снять передаточную характеристику. Полученные данные сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Передаточная характеристика инвертирующего ОУ в вольтах

U1	-1,92	-1,8	-1,5	-1,2	-1	-0,5	0	0,1	0,2	0,5	1	1,2	1,3	1,4	1,43	1,46
U2	3,9	3,9	3,9	3,9	3,9	3,9	3,9	-0,7	-4	-4	-4	-4	-4	-4	-4	-4

а) Построение передаточной характеристики инвертирующего ОУ по данным из таблицы 1

Рисунок 2 – Передаточная характеристика инвертирующего ОУ

б) Определение напряжения на выходе усилителя

Измерение максимальных и минимальных напряжений (насыщения) на выходе усилителя (U2) необходимо выполнять при помощи встроенного вольтметра. Максимальное выходное напряжение составляет U2_max = 3,9 В. Минимальное выходное напряжение составляет U2_min = -4 В.

в) Определение коэффициента усиления каскада по напряжению k_U

Коэффициент усиления определяется по формуле:

k_U = - |∆ U2/∆ U1|, (1)

где ∆ U2=U_a-U_b –приращение напряжения U2 на середине линейного участка передаточной характеристики;

∆ U1=U_с-U_d –приращение напряжения U1 на середине линейного участка передаточной характеристики.

k_U = - |(3,9+4)/(0,2-0,05)| = - |7,9/0,15| ≈ -53

3) Вывод

В данном эксперименте была снята переходная характеристика инвертирующего операционного усилителя, по которой графическим методом был определён k_U = -53, а также максимальное и минимальное выходное напряжение.

3.1.2 Исследование работы компаратора на базе инвертирующего ОУ

1) Подключение схемы

Для выполнения данного эксперимента необходимо, кроме операций, выполненных в пункте 3.1.1 подать на неинвертирующий вход ОУ синусоидальный сигнал с генератора «Гамма» через цепочку R3, R5. Частота сигнала f = 200 Гц, амплитуда U_{m ВХ} = 1 В. Изменяя значение входного постоянного напряжения на инвертирующем входе ОУ при помощи источника G1, необходимо проследить изменение скважности импульсов выходного напряжения. Для этого нужно на вход первого канала осциллографа подать синусоидальный сигнал с генератора, а на вход второго канала – сигнал с выхода ОУ.

2) Экспериментальная часть

На рисунке 3 изображена осциллограмма выходного напряжения компаратора при подаче на инвертирующий вход напряжения U1 = -0,46 В.

Рисунок 3 – Иллюстрация работы компаратора при U1 = -0,46 В

На рисунке 4 изображена осциллограмма выходного напряжения компаратора при подаче на инвертирующий вход напряжения U1 = -0,22 В.

Рисунок 4 – Иллюстрация работы компаратора при U1 = -0,22 В

На рисунке 5 изображена осциллограмма выходного напряжения компаратора при подаче на инвертирующий вход напряжения U1 = 0,37 В.

Рисунок 5 – Иллюстрация работы компаратора при U1 = 0,37 В

3) Вывод

В данном эксперименте был исследован ОУ, работающий в режиме компаратора с подачей синусоидального напряжения на неинвертирующий вход. В результате на выходе каскада был получен импульсный сигнал с инверсией фазы, скважность которого увеличивалась с ростом напряжения U1 (относительно положительной полярности импульса).

3.2 Усилитель переменного сигнала на ОУ

3.2.1 Снятие передаточной характеристики инвертирующего усилителя переменного сигнала (УПС)

1) Подключение схемы

Для выполнения этой части лабораторной работы необходимо установить в стенд ЛОЭ-1 сменный блок с названием «Усилитель переменного сигнала на ОУ». После этого необходимо подключить остальные измерительные приборы к сети, к стенду и прогреть их в течение нескольких минут. При помощи коммутационных элементов реализовать схему, окончательный вид которой изображён на рисунке 6. На вход схемы от источника G1 необходимо подавать постоянное напряжение U3, наблюдая выходное напряжение U2 по встроенному вольтметру.

Рисунок 6 – Экспериментальная схема