Электроника:Эксперименты/Аналоговые интегральные схемы/Неинвертирующий усилитель
Поддержать проект | Содержание | Теория | Практика | Проверка знаний | Рецепты | Резерв | Резерв | Резерв | Резерв | Резерв |
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.