МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ДОСЛІДЖЕННЯ ЧАСОВИХ ДІАГРАМ АНАЛОГОВИХ СХЕМ НА ОПЕРАЦІЙНИХ ПІДСИЛЮВАЧАХ Інструкція до лабораторної роботи № 4 з навчальної дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації” для студентів базових напрямків 6.170102 “Системи технічного захисту інформації”, 6.170103 “Управління інформаційною безпекою” Затверджено на засіданні кафедри (Захист інформації( Протокол № від 2013 р. Львів – 2013 Дослідження часових діаграм аналогових схем на операційних підсилювачах: Інструкція до лабораторної роботи №4 з дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”/ Укл.: Кеньо Г.В., ( Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2013. ( 14 с. Укладач Кеньо Г.В., к. т. н., доц., Відповідальний за випуск Дудикевич В.Б., д.т. н., проф. Рецензенти: 1. Мета роботи Ознайомитися з основними параметрами операційних підсилювачів (ОП). Реалізувати в середовищі MicroCap 8 аналогові схеми на операційних підсилювачах та дослідити їх роботу. 2. Завдання За допомогою графічного редактора системи схемотехнічного моделювання MicroCap 8 ознайомитись з моделями операційних підсилювачів. Синтезувати аналогові схеми з операційним підсилювачем. Отримати часові залежності вхідної та вихідної напруги для різних схем увімкнення ОП. 3. Теоретичні відомості Назва «операційний підсилювач» (ОП) пов’язана з тим, що перші модифікації таких підсилювачів були розроблені і застосовувались виключно для виконання математичних операцій в аналогових обчислювальних машинах. Ідеальний ОП – це підсилювач з диференціальними входами, який повинен мати наступні властивості: нескінченний коефіцієнт підсилення за напругою в нескінченно широкій смузі частот, зокрема амплітуда вихідного сигналу повинна залишатися сталою на будь-якій частоті; нескінченно великий вхідний і нульовий вихідний опори; рівність нулю вихідної напруги, при рівних напругах на входах. Крім того, підсилювач не повинен мати шумових і дрейфових похибок, що проявляються в заданому діапазоні температур протягом певного часу. На практиці ні одна з цих властивостей не може бути досягненою повністю, однак до них можна наблизитися з достатньою для практичного застосування точністю. З перерахованих властивостей можна вивести два дуже суттєві правила аналізу схем увімкнення ОП: входи ідеального ОП не споживають енергії від кола джерела сигналу; напруга керування між входами ідеального ОП для будь-якої схеми увімкнення дорівнює нулю. В наш час ОП виконують, зазвичай, у вигляді монолітної інтегральної схеми. Структурна схема ОП наведена на рис.1 і переважно складається з таких каскадів: ДП – диференціальний каскад підсилення з емітерним зв’язком, який зазвичай працює за малих струмів і має малий коефіцієнт підсилення за напругою KU=20(30. Значення колекторного струму складає десятки мкА, що дозволяє забезпечити високий вхідний опір, покращити дрейфові і шумові параметри ОП; ПН – каскад підсилення напруги, зазвичай виконаний також за диференціальною схемою і працює при більших струмах колектора (сотні мкА – одиниці мА), що забезпечує більше значення коефіцієнта підсилення за напругою KU=200(300; ПА – каскад підсилення амплітуди сигналу, який одночасно забезпечує зсув потенціалів між каскадами; ЕП – емітерний повторювач, який здійснює узгодження ОП з низькоомним навантаженням.
Рис.1. Структурна схема ОП На рис.2 подано позначення ОП на принципових електричних схемах.
Рис.2. Умовне графічне позначення ОП W – диференціальні входи: інвертувальний (–) і неінвертувальний (+) (інвертувальний вхід часто позначається кружечком); m – вихід ОП; FC1, FC2 – входи частотної корекції; R1, R2 – входи балансування або входи встановлення нуля на виході ОП; +U, –U – різнополярні напруги живлення ОП; 0V – спільна („земляна”) точка схеми ОП. Живлення ОП здійснюється від двох різнополярних джерел з однаковими абсолютними значеннями е.р...