Материал: 7201_lab3_
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра РТЭ
отчет
по лабораторной работе №3
по дисциплине «Функциональные узлы и устройства микроэлектроники»
ТЕМА: Исследование циркулятора на операционных усилителях
Студент гр. 7201 |
|
Шапошников В.А. |
|
|
Лукпанов Т.Е. |
|
|
Яковенко Е.В. |
Преподаватель |
|
Тупицын А.Д. |
Санкт-Петербург
2020
Цель работы: ознакомление с принципом работы и областями применения циркулятора на интегральных операционных усилителях, исследование его параметров и характеристик.
Основные теоретические сведения:
Рис.1 Электрическая принципиальная схема циркулятора
Электрическая принципиальная схема циркулятора приведена на рис. 1. Он построен на операционных усилителях К140УД9 (DA1 – DA3) с корректи-рующими конденсаторами для обеспечения устойчивой работы в заданном частотном диапазоне. В схеме используются одинаковые (за исключением переключаемых) сопротивления 1 кОм. Переключаемые с помощью K1 и K2 сопротивления используются для исследования влияния разброса их значений на параметры циркулятора.
Исследуемый циркулятор расположен в металлическом корпусе, на лицевой панели которого располагаются переключатели K1 и K2. Также на панели расположены входные клеммы звеньев циркулятора. Генератор звуковых частот G подключается к первому входу циркулятора. Напряжения U1, U2 и U3 последовательно измеряются вольтметром. Для развязки операционных усилителей используются блокировочные конденсаторы, подключѐнные к выводу 1 и 7.
Параметры исследуемого усилителя:
Электрические параметры:
Uпит. ном — 2*12,6В
I пот — 8мА
Ku — 35*10³
Uсм — 5мВ
TKUсм — 20мкв/Сº
Iвх — 350нА
ΔIвх — 100нА
Кос.сф — 80дБ
f1 — 1,0МГц
Vu — 0,2В/мкс
Uвых.мах — 10,0В
Rвх — 20МОм
Предельные эксплуатационные данные:
Uпит — 2*6…15В
Uдф. мах — 4В
Uсф.мах — 7В
Rн min — 1кОм
Сн мах — 100пФ
I вых мах — 22мА
Экспериментальные результаты:
Табл.1 Амплитудные характеристики для частоты 1кГц
U1, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
U2, В |
0 |
0.996 |
1.98 |
2.983 |
3.993 |
4.975 |
5.991 |
6.742 |
U3, В |
0 |
0.00106 |
0.00105 |
0.0011 |
0.00147 |
0.00187 |
0.00221 |
0.00257 |
Lперех, дБ |
- |
0.03481 |
0.08729 |
0.0493 |
0.01521 |
0.04353 |
0.01303 |
0.32618 |
Lнапр, дБ |
- |
59.4508 |
65.451 |
68.6101 |
68.656 |
68.4573 |
68.6621 |
68.3534 |
U1, В |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
U2, В |
6.742 |
6.742 |
6.742 |
6.742 |
6.742 |
6.742 |
6.742 |
6.742 |
U3, В |
0.00299 |
0.00335 |
0.00377 |
0.00413 |
0.00446 |
0.00503 |
0.00539 |
0.0057 |
Lперех, дБ |
1.48602 |
2.50907 |
3.42422 |
4.25207 |
5.0078 |
5.70309 |
6.34678 |
6.9460 |
Lнапр, дБ |
67.0565 |
66.0671 |
65.0328 |
64.2483 |
63.5715 |
62.5323 |
61.9391 |
61.322 |
Табл.2 Амплитудные характеристики для частоты 50кГц
U1, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
U2, В |
0 |
0.272 |
0.352 |
0.48 |
0.582 |
0.684 |
0.758 |
0.805 |
U3, В |
0 |
0.0042 |
0.00408 |
0.00408 |
0.00391 |
0.00379 |
0.00359 |
0.00331 |
Lперех, дБ |
- |
11.3086 |
15.0897 |
15.917 |
16.7427 |
17.2782 |
17.9696 |
18.7860 |
Lнапр, дБ |
- |
36.216 |
38.707 |
41.4009 |
43.446 |
45.114 |
46.4721 |
47.7114 |
U1, В |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
U2, В |
0.812 |
0.834 |
0.768 |
0.743 |
0.572 |
0.609 |
0.501 |
0.454 |
U3, В |
0.00301 |
0.0022 |
0.00125 |
0.0026 |
0.00346 |
0.0042 |
0.00506 |
0.00556 |
Lперех, дБ |
19.8706 |
20.6615 |
22.2927 |
23.408 |
26.435 |
26.5865 |
28.9258 |
30.3807 |
Lнапр, дБ |
48.5967 |
51.5472 |
55.7551 |
49.0936 |
44.3638 |
43.2273 |
39.9 |
38.2286 |
Табл.3 Амплитудные характеристики для частоты 600кГц
U1, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
U2, В |
0 |
0.172 |
0.324 |
0.418 |
0.511 |
0.569 |
0.591 |
0.604 |
U3, В |
0 |
0.0012 |
0.0024 |
0.0037 |
0.00489 |
0.00611 |
0.0073 |
0.00851 |
Lперех, дБ |
- |
15.2894 |
15.809 |
17.118 |
17.8727 |
18.8771 |
20.1312 |
21.2812 |
Lнапр, дБ |
- |
42.5663 |
42.5345 |
41.036 |
40.3715 |
39.372 |
38.1593 |
37.015 |
U1, В |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
U2, В |
0.592 |
0.591 |
0.557 |
0.509 |
0.483 |
0.396 |
0.381 |
0.286 |
U3, В |
0.00977 |
0.01068 |
0.01218 |
0.01348 |
0.01461 |
0.01587 |
0.01694 |
0.01795 |
Lперех, дБ |
22.6153 |
23.653 |
25.082 |
26.693 |
27.9046 |
30.3249 |
31.304 |
34.394 |
Lнапр, дБ |
35.644 |
34.8562 |
33.1984 |
31.535 |
30.3811 |
27.9407 |
27.0361 |
24.044 |
Табл.4 Частотные характеристики для линейного режима (U1 = 4B)
f, кГц |
0.02 |
0.1 |
1 |
5 |
10 |
50 |
110 |
170 |
U2, В |
3.999 |
3.998 |
3.995 |
3.783 |
2.089 |
0.569 |
0.478 |
0.424 |
U3, В |
0.00106 |
0.00106 |
0.0015 |
0.00572 |
0.0055 |
0.00398 |
0.00305 |
0.00481 |
Lперех, дБ |
0.00217 |
0.00434 |
0.01086 |
0.48447 |
5.64243 |
16.9389 |
18.4526 |
19.4938 |
Lнапр, дБ |
71.5247 |
71.5184 |
68.468 |
56.4072 |
51.5129 |
43.086 |
43.8769 |
38.8935 |
f, кГц |
230 |
290 |
360 |
420 |
480 |
540 |
600 |
|
U2, В |
0.311 |
0.306 |
0.298 |
0.278 |
0.255 |
0.259 |
0.286 |
|
U3, В |
0.00523 |
0.0051 |
0.0052 |
0.00506 |
0.00512 |
0.005 |
0.00493 |
|
Lперех, дБ |
22.1859 |
22.3267 |
22.5568 |
23.1603 |
23.9104 |
23.775 |
22.9138 |
|
Lнапр, дБ |
35.4735 |
35.5545 |
35.1309 |
34.7833 |
33.9335 |
34.286 |
35.2624 |
|