Исследование усилительных схем на операционных усилителях

Московский государственный технический университет  
имени Н. Э. Баумана 
 
 
 
 
Д.В. Бутенко, Б.Л. Созинов  
 
 
 
Исследование усилительных схем  
на операционных усилителях 
 
 
Методические указания к выполнению лабораторных работ  
по дисциплинам «Электроника и микроэлектроника»,  
«Электроника и микропроцессорная техника»,  
«Схемотехника аналоговых электронных устройств» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 

Б93 
УДК 621.376 
ББК 32.971 
 Б93 
 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru  
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/212/book1261.html 
 
Факультет «Радиоэлектроника и лазерная техника» 
Кафедра «Радиоэлектронные системы и устройства» 
 
Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний 
 
Рецензент О. И. Мисеюк 
 
 
Бутенко, Д. В. 
Исследование усилительных схем на операционных усилителях : методические указания к выполнению лабораторных работ по 
дисциплинам «Электроника и микроэлектроника», «Электроника и 
микропроцессорная техника», «Схемотехника аналоговых электронных устройств» / Д. В. Бутенко, Б. Л. Созинов. — Москва : 
Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 40, [8] с. : ил. 
ISBN 978-5-7038-4209-6 
Приведено описание цикла из двух лабораторных работ по исследованию усилительных схем на операционных усилителях (ОУ). Изложены 
краткие теоретические сведения об основных усилительных схемах на 
ОУ, рассмотрена методика измерения их основных параметров и характеристик для изучения особенностей усилителей на ОУ: зависимости характеристик и параметров от элементов схемы, характера нелинейных искажений на высоких частотах и при работе в импульсном режиме. 
Для студентов 3-го курса МГТУ им. Н. Э. Баумана, обучающихся по 
специальностям «Радиоэлектронные системы и комплексы», «Биотехнические системы и технологии», «Системы управления летательными аппаратами». 
УДК 621.376 
ББК 32.971 
 
 
 
 
 
© МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015 
© Оформление. Издательство 
ISBN 978-5-7038-4209-6  
 
    МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015 
 
2 

 
Предисловие 
В настоящее время электронные устройства преимущественно выполняются на основе интегральных микросхем (ИМС). 
Особое место среди них занимают интегральные операционные 
усилители (ОУ). С помощью схем на основе ОУ может быть реализовано большинство основных операций над аналоговыми сигналами. Практически во всех этих схемах ОУ охватывается обратной связью (как положительной, так и отрицательной), 
причем функция, выполняемая схемой на ОУ, определяется 
именно цепями обратной связи. Расчет типовых схем на основе 
ОУ оказывается относительно простым, в результате чего процесс проектирования электронных устройств значительно упрощается. Реализация различных узлов аналоговых электронных 
устройств на основе ОУ оказывается проще реализации 
устройств на дискретных элементах. Таким образом, интегральные ОУ являются универсальными компонентами, на основе которых могут быть выполнены различные аналоговые электронные устройства. 
Широкое применение ОУ в современной электронной аппаратуре, а также их универсальность как элементов электронных 
устройств делает необходимым не только теоретическое, но и 
практическое изучение устройств на основе ОУ. В настоящем 
издании приведены методические указания к лабораторным  
работам по исследованию усилителей на ОУ, выполняемым студентами различных специальностей при изучении дисциплин 
«Электроника и микроэлектроника», «Электроника и микропроцессорная техника», «Схемотехника аналоговых электронных 
устройств». 
В работе № 1 «Исследование амплитудных и амплитудночастотных характеристик каскада на операционном усилителе» 
рассматривается схема усилительного каскада на ОУ при гармоническом входном сигнале: исследуется влияние элементов цепи 
3 

отрицательной обратной связи (ООС) на коэффициент усиления 
и полосу рабочих частот усилителя, изучается характер нелинейных искажений при работе на низких и высоких частотах.  
В работе № 2 «Усилитель импульсных сигналов на операционном усилителе» прослеживается связь между частотными и 
импульсными свойствами усилителя, изучается характер искажений выходного импульса в режимах малого и большого сигнала. 
При проведении лабораторных исследований подтверждаются 
общие принципы работы усилителей с ООС и прослеживаются 
особенности усилителей на ОУ, например специфика нелинейных искажений на высоких частотах. 
 
 
4 

 
Краткие сведения об операционных усилителях.  
Основные теоретические положения 
Операционным усилителем называют усилитель постоянного 
тока с дифференциальным входом, обладающий высоким коэффициентом усиления, имеющий высокое входное и низкое выходное 
сопротивления. В усилительных устройствах ОУ практически всегда охватываются достаточно глубокой отрицательной обратной 
связью, поэтому параметры и характеристики усилительной схемы 
в основном определяются цепями ООС, а усилители на ОУ отличаются высокой стабильностью и повторяемостью характеристик 
и параметров. 
 
 
Рис. 1. Схема инвертирующего (а) и неинвертирующего (б) 
усилителей на ОУ 
 
На рис. 1 представлены схемы простейших усилителей на ОУ: 
инвертирующего (рис. 1, а) и неинвертирующего (рис. 1, б). В 
обеих схемах ОУ охвачен цепью ООС по напряжению, состоящей 
из резисторов R1 и R2, но в инвертирующей схеме ООС является 
параллельной, а в неинвертирующей — последовательной. Коэффициент передачи цепи ООС для обеих схем одинаков и равен 
β = R1/(R1 + R2). В инвертирующем усилительном каскаде входное 
напряжение Uвх поступает на инвертирующий вход 
вх
−
U
 ОУ с ко5