1. Въведение. След като изследвахме основните транзисторни схеми, сега съвсем естествено възниква идеята да се занимаем с по-съвършенните схеми с операционни усилватели. Какво представлява един операционен усилвател? Накратко, това е усилвател с много голям коефициент на усилване (над 100000 пъти), високо входно съпротивление, диференциален вход и двуполярно захранване (типично). Или накратко, един операционен усилвател преобразува постоянния захранващ източник в регулируем (управляем) източник на напрежение.
2. Повторител на напрежение. Както миналия път (схемата вляво) , започваме с построяване върху бялата дъска на възможно най-елементарната схема с отрицателна обратна връзка. За целта използваме познатата ни блокова схема със съставни елементи: енергиен източник, сравняващо устройство и регулиращ елемент. Разликата е, че сега използваме операционен усилвател вместо транзистор като регулиращ елемент. Поведението (алгоритъма на действие) на системата отново представяме чрез операциите сравнение и регулиране (за повече информация надникнете в краткия построителен курс).
След това построяваме схемата с реални елементи (материализираме идеята в електрически вариант). Първо ни трябва захранващ източник на напрежение - вземаме го от компютъра (+12V). И тъй като там има и отрицателно захранване (-12V), нека отново да захраним схемата двуполярно като свържем последователно и еднопосочно двата източника (+ ... - ... + ... -), а средната им точка да играе ролята на "маса".
Продължаваме с построяването на схемата, следвайки блоковата схема. В ролята на регулиращ елемент сега вземаме един операционен усилвател, а като сравняващо устройство - отново използваме най-простото последователно сумиращо (изваждащо) "устройство" на напрежения (т.е., свързваме последователно и противопосочно входното и изходното напрежение в един контур). След това правим вариант с паралелно сравняващо устройство (резистивен суматор на напрежения, снимката вдясно).
Схемата можем да изследваме пак по различни начини: с помощта на система МИКРОЛАБ; с функционален генератор и осцилоскоп; или просто с регулируем източник на напрежение и волтметър (припомнете си лабораторно упражнение 1 и 2). Изберете си средство и започвайте. Ето някои идеи: използвайте командата CTRL X (предавателна характеристика) за генериране на линейно изменящо се напрежение в целия обхват; или пък CTRL S само за регистриране върху екрана (тогава трябва да подавате променящ се входен сигнал с нещо като потенциометър).
Когато започнете да анализирате получените резултати, обърнете внимание на връзката между входното и изходното напрежение. Най-простия начин да сравните двете напрежения, е като ги наложите едно върху друго върху екрана на монитора или осцилоскопа. Въпрос: Различават ли се сигналите и защо? Сравнете със схемата на емитерния повторител.
2. Повторител на напрежение в условията на смущения. Нека сега да видим как се държи нашата схема, ако започнем да "смущаваме" действието й чрез промяна на товара. За целта включвайте "смущаващи" резистори в изхода й или просто един променлив резистор, свързан като реостат. Наблюдавайте поведението на схемата. Можем ли да кажем, че тя се държи като истински източник на напрежение?
За тези експерименти може би е най-добре да превърнете схемата в стабилизатор на напрежение (т.е. система с отрицателна обратна връзка с постоянно задание на входа). За целта свържете източник на постоянно входно напрежение (например, задавате постоянна стойност на AO1, свързвате делител на напрежение, пасивен стабилизатор с ценеров диод и т.н.).
3. Усилвател с ООВ, реализиран с операционен усилвател. Накрая, нека превърнем повторителя на напрежение в усилвател. За целта ще използваме обстоятелството, че системите повторители, в стремежа си да компенсират смущения, се превръщат в ... усилватели (този феномен звучи малко странно, но го има навсякъде около нас). И така, за да накараме нашият повторител да усилва, ще го смутим умишлено с едно постоянно по стойност пропорционално смущение.
Нека да реализираме тази идея на практика. Устройството, което ще внесе затихване по пътя на сигнала от изхода към входа на сравняващото устройство, може да бъде добре познатият ни делител на напрежение. Между другото, в някои групи колегите предложиха да използваме само един резистор за целта, но не се получи. Как мислите, защо? Припомнете си какво е входното съпротивление на операционния усилвател и свойствата на резистора и ще се досетите.
Как протекоха третите лабораторни упражнения...
На третият цикъл от лабораторни упражнения имаше монтирани сменяеми модули в средата на системите МИКРОЛАБ с подготвени елементи за иследване на схемите. Е, не беше чак толкова реалистично като миналия път, но пък доста удобно. Не се налагаше да запояваме, а просто превключвахме проводничета.
С "хардуерната" група 56б решихме да използваме светодиодния нулев индикатор от миналото упражнение като го включихме в изхода на схемите с операционни усилватели. Спомнете си, това беше индикатор на напрежение с три светодиода - зелен (свети при нулево входно напрежение), червен (свети при положително напрежение) и още един червен (свети при отрицателно напрежение). Резултатът беше, че повишихме доста чувствителността му. Тук пак се прояви Петър, който сръчно работеше със схемите. Захранващото напрежение на схемата отново беше +12V и -12V (двуполярно), входното напрежение - също +12V и -12V (двуполярно).
19.04.2005. Днес колегата Петър Иванов отново ни изпрати чудесно направен протокол, в който ни разказва как протече занятието с 56б група. Разгледайте го и дайте мнението си за протокола и упражнението като цяло. На следващото упражнение ще продължим експериментите с операционни усилватели.
2. Повторител на напрежение. Както миналия път (схемата вляво) , започваме с построяване върху бялата дъска на възможно най-елементарната схема с отрицателна обратна връзка. За целта използваме познатата ни блокова схема със съставни елементи: енергиен източник, сравняващо устройство и регулиращ елемент. Разликата е, че сега използваме операционен усилвател вместо транзистор като регулиращ елемент. Поведението (алгоритъма на действие) на системата отново представяме чрез операциите сравнение и регулиране (за повече информация надникнете в краткия построителен курс).
След това построяваме схемата с реални елементи (материализираме идеята в електрически вариант). Първо ни трябва захранващ източник на напрежение - вземаме го от компютъра (+12V). И тъй като там има и отрицателно захранване (-12V), нека отново да захраним схемата двуполярно като свържем последователно и еднопосочно двата източника (+ ... - ... + ... -), а средната им точка да играе ролята на "маса".
3. Усилвател с ООВ, реализиран с операционен усилвател. Накрая, нека превърнем повторителя на напрежение в усилвател. За целта ще използваме обстоятелството, че системите повторители, в стремежа си да компенсират смущения, се превръщат в ... усилватели (този феномен звучи малко странно, но го има навсякъде около нас). И така, за да накараме нашият повторител да усилва, ще го смутим умишлено с едно постоянно по стойност пропорционално смущение.
С "хардуерната" група 
входно напрежение), червен (свети при положително напрежение) и още един червен (свети при отрицателно напрежение). Резултатът беше, че повишихме доста чувствителността му. Тук пак се прояви Петър, който сръчно работеше със схемите. Захранващото напрежение на схемата отново беше +12V и -12V (двуполярно), входното напрежение - също +12V и -12V (двуполярно).
