Электроника:Эксперименты/Аналоговые интегральные схемы/Неинвертирующий усилитель: различия между версиями
Valemak (обсуждение | вклад) (Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Неинвертирующий усилитель<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-6/noninverting-amplifier/ www.allaboutcircuits.com - Noninverting Amplifier]</ref>= == Оборудование и материалы == *Операционный усилитель, рекомендуемая модель...») |
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
| Строка 7: | Строка 7: | ||
== Оборудование и материалы == | == Оборудование и материалы == | ||
*Операционный усилитель, рекомендуемая модель 1458 или 353 (каталог Radio Shack №№ 276-038 и 900-6298 соответственно) | *[[Операционный усилитель]], рекомендуемая модель 1458 или 353 (каталог Radio Shack №№ 276-038 и 900-6298 соответственно) | ||
*Три батарейки по 6 вольт | *Три батарейки по 6 вольт | ||
*Два | *Два [[потенциометр]]а 10 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack №271-1715) | ||
== Ссылки по теме == | == Ссылки по теме == | ||
| Строка 19: | Строка 19: | ||
Проиллюстрировать… | Проиллюстрировать… | ||
*… как использовать операционный усилитель в качестве несимметричного усилителя | *… как использовать [[операционный усилитель]] в качестве [[несимметричного усилителя]] | ||
*… как использовать разделённую отрицательную обратную связь | *… как использовать разделённую [[отрицательную обратную связь]] | ||
== Схематическая диаграмма == | == Схематическая диаграмма == | ||
| Строка 32: | Строка 32: | ||
== Ход эксперимента == | == Ход эксперимента == | ||
Эта схема отличается от повторителя напряжения только в одном аспекте: выходное напряжение «подаётся обратно» на инвертирующий {{Цвет текста|blue|«-»}} вход через потенциометр, делящий напряжение, а не напрямую. Если только часть выходного напряжения подаётся обратно на инвертирующий вход, операционный усилитель будет выдавать соответствующее кратное напряжение, измеренное на неинвертирующем {{Цвет текста|red|«+»}} входе, поддерживая входное дифференциальное напряжение близким к нулю. | Эта схема отличается от повторителя напряжения только в одном аспекте: выходное напряжение «подаётся обратно» на инвертирующий {{Цвет текста|blue|'''«-»'''}} вход через [[потенциометр]], делящий напряжение, а не напрямую. Если только часть выходного напряжения подаётся обратно на инвертирующий вход, [[операционный усилитель]] будет выдавать соответствующее кратное напряжение, измеренное на неинвертирующем {{Цвет текста|red|'''«+»'''}} входе, поддерживая входное дифференциальное напряжение близким к нулю. | ||
Другими словами, операционный усилитель теперь будет функционировать как усилитель с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению, который устанавливается положением | Другими словами, [[операционный усилитель]] теперь будет функционировать как усилитель с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению, который устанавливается положением [[потенциометр]]а [[обратной связи]] ('''R<sub>2</sub>'''). Установите '''R<sub>2</sub>''' примерно в среднее положение. Это должно дать усиление по напряжению примерно в 2 раза. Измерьте как входное, так и выходное напряжение для нескольких положений входного [[потенциометр]]а '''R<sub>1</sub>'''. Переместите '''R<sub>2</sub>''' в другое положение и повторите измерения напряжения для нескольких положений '''R<sub>1</sub>'''. Для любого заданного положения '''R<sub>2</sub>''' соотношение между выходным и входным напряжением должно быть одинаковым. | ||
Вы также заметите, что входное и выходное напряжения всегда положительны по отношению к «земле». Из-за того, что выходное напряжение увеличивается в положительном направлении при положительном увеличении входного напряжения, этот усилитель называется неинвертирующим. | Вы также заметите, что входное и выходное напряжения всегда положительны по отношению к «земле». Из-за того, что выходное напряжение увеличивается в положительном направлении при положительном увеличении входного напряжения, этот [[усилитель]] называется неинвертирующим. | ||
Если бы выходное и входное напряжения были связаны друг с другом обратным образом (т.е. положительное увеличение входного напряжения приводит к положительному уменьшению или отрицательному увеличению выходного сигнала), то такой усилитель был бы известен как инвертирующий усилитель. Возможность использовать операционный усилитель таким образом для создания усилителя с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению делает эту схему чрезвычайно полезной. | Если бы выходное и входное напряжения были связаны друг с другом обратным образом (т.е. положительное увеличение входного напряжения приводит к положительному уменьшению или отрицательному увеличению выходного сигнала), то такой [[усилитель]] был бы известен как [[инвертирующий усилитель]]. Возможность использовать [[операционный усилитель]] таким образом для создания усилителя с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению делает эту схему чрезвычайно полезной. | ||
Для создания аналогичной схемы с использованием дискретных | Для создания аналогичной схемы с использованием дискретных [[транзистор]]ов потребовалось бы немного больше усилий по проектированию и устранению неполадок. Попробуйте отрегулировать R<sub>2</sub> для максимального и минимального коэффициента усиления по напряжению. | ||
Каков наименьший коэффициент усиления по напряжению, достижимый с этой конфигурацией усилителя? Как вы думаете, почему это так? | Каков наименьший коэффициент усиления по напряжению, достижимый с этой конфигурацией усилителя? Как вы думаете, почему это так? | ||
| Строка 46: | Строка 46: | ||
== Компьютерное моделирование == | == Компьютерное моделирование == | ||
Схема с номерами узлов SPICE: | Схема с номерами узлов [[SPICE]]: | ||
[[File:VI-6_4_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Схематическая диаграмма для SPICE: неинвертирующий усилитель.|alt=Рис. 3. Схематическая диаграмма для SPICE: неинвертирующий усилитель.]] | [[File:VI-6_4_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' Схематическая диаграмма для SPICE: неинвертирующий усилитель.|alt=Рис. 3. Схематическая диаграмма для SPICE: неинвертирующий усилитель.]] | ||
| Строка 54: | Строка 54: | ||
{{Блок/Инфо2|Список связей SPICE|Noninverting amplifier * Неинвертирующий усилитель<br />vinput 1 0<br />r2 3 2 5k<br />r1 2 0 5k<br />rbogus 1 0 1meg<br />e1 3 0 1 2 999meg<br />rload 3 0 10k<br />.dc vinput 5 5 1<br />.print dc v(1,0) v(3,0)<br />.end}} | {{Блок/Инфо2|Список связей SPICE|Noninverting amplifier * Неинвертирующий усилитель<br />vinput 1 0<br />r2 3 2 5k<br />r1 2 0 5k<br />rbogus 1 0 1meg<br />e1 3 0 1 2 999meg<br />rload 3 0 10k<br />.dc vinput 5 5 1<br />.print dc v(1,0) v(3,0)<br />.end}} | ||
Если при моделировании резисторы '''R<sub>1</sub>''' и '''R<sub>2</sub>''' равны 5 кОм, это имитирует потенциометр обратной связи реальной схемы в среднем положении (50%). Чтобы имитировать потенциометр в положении 75%, установите '''R<sub>2</sub>''' на 7,5 кОм и '''R<sub>1</sub>''' на 2,5 кОм. | Если при моделировании резисторы '''R<sub>1</sub>''' и '''R<sub>2</sub>''' равны 5 кОм, это имитирует [[потенциометр]] обратной связи реальной схемы в среднем положении (50%). Чтобы имитировать [[потенциометр]] в положении 75%, установите '''R<sub>2</sub>''' на 7,5 кОм и '''R<sub>1</sub>''' на 2,5 кОм. | ||
=См.также= | =См.также= | ||
Версия от 09:34, 19 июня 2022
Неинвертирующий усилитель[1]
Оборудование и материалы
- Операционный усилитель, рекомендуемая модель 1458 или 353 (каталог Radio Shack №№ 276-038 и 900-6298 соответственно)
- Три батарейки по 6 вольт
- Два потенциометра 10 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack №271-1715)
Ссылки по теме
- «Уроки по электрическим цепям», том III «Полупроводники», глава 8: «Операционные усилители»
Цели эксперимента
Проиллюстрировать…
- … как использовать операционный усилитель в качестве несимметричного усилителя
- … как использовать разделённую отрицательную обратную связь
Схематическая диаграмма
Иллюстрации
Ход эксперимента
Эта схема отличается от повторителя напряжения только в одном аспекте: выходное напряжение «подаётся обратно» на инвертирующий «-» вход через потенциометр, делящий напряжение, а не напрямую. Если только часть выходного напряжения подаётся обратно на инвертирующий вход, операционный усилитель будет выдавать соответствующее кратное напряжение, измеренное на неинвертирующем «+» входе, поддерживая входное дифференциальное напряжение близким к нулю.
Другими словами, операционный усилитель теперь будет функционировать как усилитель с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению, который устанавливается положением потенциометра обратной связи (R2). Установите R2 примерно в среднее положение. Это должно дать усиление по напряжению примерно в 2 раза. Измерьте как входное, так и выходное напряжение для нескольких положений входного потенциометра R1. Переместите R2 в другое положение и повторите измерения напряжения для нескольких положений R1. Для любого заданного положения R2 соотношение между выходным и входным напряжением должно быть одинаковым.
Вы также заметите, что входное и выходное напряжения всегда положительны по отношению к «земле». Из-за того, что выходное напряжение увеличивается в положительном направлении при положительном увеличении входного напряжения, этот усилитель называется неинвертирующим.
Если бы выходное и входное напряжения были связаны друг с другом обратным образом (т.е. положительное увеличение входного напряжения приводит к положительному уменьшению или отрицательному увеличению выходного сигнала), то такой усилитель был бы известен как инвертирующий усилитель. Возможность использовать операционный усилитель таким образом для создания усилителя с регулируемым коэффициентом усиления по напряжению делает эту схему чрезвычайно полезной.
Для создания аналогичной схемы с использованием дискретных транзисторов потребовалось бы немного больше усилий по проектированию и устранению неполадок. Попробуйте отрегулировать R2 для максимального и минимального коэффициента усиления по напряжению.
Каков наименьший коэффициент усиления по напряжению, достижимый с этой конфигурацией усилителя? Как вы думаете, почему это так?
Компьютерное моделирование
Схема с номерами узлов SPICE:
Список связей (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):
Если при моделировании резисторы R1 и R2 равны 5 кОм, это имитирует потенциометр обратной связи реальной схемы в среднем положении (50%). Чтобы имитировать потенциометр в положении 75%, установите R2 на 7,5 кОм и R1 на 2,5 кОм.
См.также
Внешние ссылки
