Неинвертирующий усилитель: сборка, тестирование и мастерство управления усилением ОУ

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Операционный усилитель: модель 1458 или 353 (каталог Radio Shack # 276‑038 / # 900‑6298)
• Три батареи 6 В
• Два потенциометра 10 кОм линейного типа (каталог Radio Shack # 271‑1715)

ПЕРЕКРЁСТНЫЕ ССЫЛКИ

Lessons In Electric Circuits, Том 3, Глава 8: «Операционные усилители»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Продемонстрировать использование ОУ как однополярного усилителя.
• Иллюстрировать, как разделенная отрицательная обратная связь задаёт управляемое усиление.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Схема отличается от простого повторителя только цепью обратной связи: вместо прямого соединения делитель напряжения на потенциометре (R₂) возвращает часть выходного сигнала на инвертирующий вход. Это заставляет ОУ выводить такое значение, при котором дифференциальное входное напряжение близко к нулю, создавая напряженное усиление, задаваемое положением потенциометра.

Установите R₂ примерно в среднее положение. Усиление должно быть близко к 2. Измерьте входное и выходное напряжения при нескольких положениях входного потенциометра (R₁). Затем переместите R₂ в новую позицию и повторите измерения. Для каждого положения R₂ отношение выходного к входному напряжению остаётся постоянным.

Поскольку выходное напряжение меняется в том же направлении, что и входное, усилитель классифицируется как неинвертирующий. Если выход менялся бы в противоположную сторону, это был бы инвертирующий усилитель. Эта простая конфигурация позволяет получить точное, регулируемое усиление без сложностей дискретного транзисторного дизайна.

Экспериментируйте, меняя R₂, чтобы найти максимальное и минимальное достижимые усиления. Подсказка: какое минимальное усиление возможно с этой схемой и почему?

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

SPICE-схема с номерами узлов:

Список соединений (создайте текстовый файл со следующим содержимым):

 Noninverting amplifier vinput 1 0 r2 3 2 5k r1 2 0 5k rbogus 1 0 1meg e1 3 0 1 2 999meg rload 3 0 10k .dc vinput 5 5 1 .print dc v(1,0) v(3,0) .end 

При R₁ = R₂ = 5 кОм моделирование соответствует среднему положению (50 %). Для эмуляции положения 75 % установите R₂ = 7.5 кОм и R₁ = 2.5 кОм.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ

• Рабочий лист по инвертирующим и неинвертирующим усилительным схемам ОУ