МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» ІКТА Кафедра ЗІ / ЗВІТ До лабораторної роботи №4 ДОСЛІДЖЕННЯ ЧАСОВИХ ДІАГРАМ АНАЛОГОВИХ СХЕМ НА ОПЕРАЦІЙНИХ ПІДСИЛЮВАЧАХ Львів 2015 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. Порядок виконання роботи 1. За допомогою системи схемотехнічного моделювання Micro-Cap8 (MC8) ознайомитись з моделями та параметрами операційних підсилювачів на прикладі ОП марки UA741M. 2. За допомогою системи схемотехнічного моделювання Micro-Cap8 синтезувати інвертувальний підсилювач на ОП (рис.5,а). Опір резистора R1=10 кОм, Rzz задати, згідно з виразом (1) таким, щоб забезпечити коефіцієнт підсилення KU=10. Використати операційний підсилювач марки UA741M, 1 рівня, джерела живлення VСC= VEE=15В. Задати джерело імпульсного сигналу Еg з максимальним значенням 1 мВ, тривалістю 50 мкс, періодом повторення 100 мкс, часом наростання переднього фронту та часом спаду 0,01 мкс. Опір резистора навантаження Rn=1 кОм. 3. Отримати часові діаграми вхідного та вихідного сигналів, зробити висновок про форму, амплітуду, фазу вихідного сигналу та коефіцієнт підсилення каскаду. 4. Синтезувати неінвертувальний підсилювач на ОП (рис.6,б). Rzz задати, згідно з виразом (2) таким, щоб забезпечити коефіцієнт підсилення KU=10. Отримати часові діаграми вхідного та вихідного сигналів, зробити висновок про форму, амплітуду, фазу вихідного сигналу та коефіцієнт підсилення каскаду. / / а б Рис.5. Інвертувальний (а) та неінвертувальний (б) підсилювач на ОП 5. Синтезувати диференціальний підсилювач на ОП (рис.6,а). Задати опори резисторів R1=R2=10 кОм, ,Rzz=R13=60 кОм, джерела імпульсного сигналу Еg1 та Еg2, що подаються на два входи (п.4.2), протилежними за фазою. Розрахувати за виразом (4) напругу вихідного сигналу. Отримати часові діаграми вхідних та вихідного сигналів, зробити висновок про форму, амплітуду, фазу вихідного сигналу та коефіцієнт підсилення різниці сигналів. 6. Синтезувати суматор вхідних напруг на ОП (рис.6,б). Задати опори резисторів R1=30 кОм, R2=45 кОм, R3=18 кОм, R4=15 кОм, Rzz=90 кОм, джерела імпульсного сигналу Еg1, Еg2 та Еg3, що подаються на три входи (п.4.2), однаковими за формою, амплітудою та фазою. Розрахувати за виразом (5) напругу вихідного сигналу. Отримати часові діаграми вхідних та вихідного сигналів, зробити висновок про форму, амплітуду, фазу вихідного сигналу. / / а б Рис.6. Різницевий підсилювач (а) та суматор вхідних сигналів (б) на ОП 7. Синтезувати диференціатор вхідної напруги на ОП (рис.7,а). Задати опір резистора R1=1 кОм, конденсатора С1=1 мФ. Отримати часові діаграми вхідного та вихідного сигналів, зробити висновок про форму та фазу вихідного сигналу. 8. Синтезувати інтегратор вхідної напруги на ОП (рис.7,б). Задати опір резистора R1=1 кОм, R2=0,1 кОм, R3=1 кОм, конденсатора С1=1 мкФ. Отримати часові діаграми вхідного та вихідного сигналів, зробити висновок про форму та фазу вихідного сигналу. / / а б Рис.7. Диференціатор (а) та інтегратор (б) вхідного сигналу на ОП РЕЗУЛЬТАТИ ВИКОНАННЯ РОБОТИ Інвертувальний підсилювач на ОП Часові діаграми вхідного та вихідного сигналів. /
Форма сигналу не змінилася, амплітуда збільшилася у 10 разів, за рахунок Ku =10, а вихідна напруга протифазна відносно вхідної напруги. Неінвертувальний підсилювач на ОП Часові діаграми вхідного та вихідного сигналів. /
Форма сигналу, амплітуда та коефіцієнт підсилення аналогічні до інвертувального підсилювача на ОП, а вхідна та вихідна напруга перебувають в одній фазі. Різницевий підсилювач на ОП Часові діаграми вхідних та вихідного сигналів. /

Оскільки на інвертуальний та неінвертуальний вхід подаються сигнали різної полярності то на виході ми отримуємо у 12 разів підсилений сигнал, який за фазою співпадає з сигналом, поданим на неінвертувальний вхід. Суматор вхідних сигналів на ОП Часові діаграми вхідних та вихідного сигналів. /
Така схема формує на виході алгебраїчну суму трьох напруг і одночасно змінює її знак на протилежний. Диференціатор на ОП Часові діаграми вхідного та вихідного сигналів. / Вихідний сигнал змінюється за таким законом:
Через це вихідний сигнал має іншу форму. Зсув фази становить 180 градусів. Інтегратор вхідного сигналу на ОП Часові діаграми вхідного та вихідного сигналів. / Вихідний сигнал змінюється за таким законом:
Через це вихідний сигнал має іншу форму. Зсув фази становить 180 градусів. Висновок: Під час виконання лабораторної роботи я переконався в тому, що при інвертувальному ввімкненні ОП вхідний і вихідний сигнали перебувають у протифазі, при неінвертувальному ввімкненні ОП, вони перебувають в одній фазі. Різницевий підсилювач на ОП підсилює різницю сигналів, прикладених до входів ОП і придушує синфазні сигнали. Суматор формує на виході алгебраїчну суму декількох напруг і одночасно змінює її знак на протилежний. Диференціатор аналогових сигналів створює вихідну напругу, пропорційну до швидкості зміни вхідної напруги. Інтегратор аналогових сигналів на виході нам дає сигнал пропорційний до інтегралу вхідного сигналу.