LABORATORIUM ELEKTRONIKI

−

+

Ćwiczenie - 5

Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe

Spis treści

1

Cel ćwiczenia

1

2

Przebieg ćwiczenia

2

2.1

Wyznaczenie charakterystyk przejściowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2.2

Badanie układu różniczkującego i całkującego . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2.3

Wyznaczanie pasma przenoszenia wzmacniacza operacyjnego . . . . . . . . . . .

5

2.4

Zastosowanie komparatora (zadania ponadprogramowe) . . . . . . . . . . . . . .

6

2.4.1

Generowanie przebiegu prostokątnego o zmiennym wypełnieniu

. . . . .

6

2.4.2

Modulacja sinusoidalna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

3

Sprawozdanie

7

4

Niezbędne wyposażenie

7

Protokół

8

1

Cel ćwiczenia

• Zbadanie i zbadanie układów wykorzystujących wzmacniacze operacyjne w zastosowaniach

liniowych

1

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

−

+

2

Przebieg ćwiczenia

2.1

Wyznaczenie charakterystyk przejściowych

Wyznaczyć charakterystyki przejściowe U

wy

= f (U

we

) dla:

• wtórnika napięcia,

• układu nieodwracającego,

• układu odwracającego.

+15V

−15V

−

+

V

U

wy

V

U

we

−15V

+15V

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

CH1

U

CH2

Rysunek 1: Układ pomiarowy do badania wtórnika napięcia

W celu wykonania pomiarów:

• połączyć układ jak na rysunku 1,

• na kanale pierwszym i drugim zasilacza ustawić napięcie U

CH1

= U

CH2

= 15V oraz

ograniczenie prądu I

CH1max

= I

CH2max

= 100mA,

• zmieniając napięcie U

we

na wejściu potencjometrem w zakresie U

we

∈ (−15; 15)V zmierzyć

napięcie U

wy

na wyjściu,

• wyniki zapisać w tabeli 1 i 2,

• analogicznie wykonać pomiary dla układów z rysunku 2 i 3 dla różnych konfiguracji rezys-

torów R

1

i R

2

.

2

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

−

+

+15V

−15V

−

+

R

2

R

1

V

U

wy

V

U

we

−15V

+15V

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

CH1

U

CH2

Rysunek 2: Schemat pomiarowy do badania układu nieodwracającego

+15V

−15V

−

+

R

2

R

1

V

U

wy

V

U

we

−15V

+15V

zasilacz

GWInstek

-CH1+

-CH2+

U

CH1

U

CH2

Rysunek 3: Schemat pomiarowy do badania układu odwracającego

3

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

−

+

2.2

Badanie układu różniczkującego i całkującego

Układ całkujący.

Połączyć układ jak na rysunku 4. Dla podanych parametrów R i C przez

prowadzącego, wyznaczyć charakterystyki częstotliwościowe. Wyniki zapisać w tabeli 3 oraz
zaznaczyć na rysunku 9. Następnie na wejście układu podać przebieg prostokątny. Zarejestrować
przebiegi napięcia na wejściu i wyjściu.

+15V

−15V

−

+

C

R

U

wy

u

wy

(t)

u

we

(t)

generator

OUT

oscyloskop

Tektronix

CH1 CH2

Rysunek 4: Schemat pomiarowy dla układu całkującego

Układ różniczkujący.

Połączyć układ jak na rysunku 5. Dla podanych parametrów R i C

przez prowadzącego, wyznaczyć charakterystyki częstotliwościowe. Wyniki zapisać w tabeli 3
oraz zaznaczyć na rysunku 9. Następnie na wejście układu podać przebieg trójkątny. Zareje-
strować przebiegi napięcia na wejściu i wyjściu.

+15V

−15V

−

+

R

C

U

wy

u

wy

(t)

u

we

(t)

generator

OUT

oscyloskop

Tektronix

CH1 CH2

Rysunek 5: Schemat pomiarowy dla układu różniczkującego

4

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

−

+

2.3

Wyznaczanie pasma przenoszenia wzmacniacza operacyjnego

Połączyć układ ja na rysunku 6. Na wejście układu podać przebieg sinusoidalny. Zmieniając
częstotliwość przebiegu wejściowego wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza w . Następnie
na wejście podać przebieg prostokątny i wyznaczyć maksymalną szybkość zmiany napięcia na
wyjściu (ang. SR - Slew Rate).

+15V

−15V

−

+

R

2

R

1

U

wy

u

wy

(t)

u

we

(t)

generator

OUT

oscyloskop

Tektronix

CH1 CH2

Rysunek 6: Układ pomiarowy do wyznaczania pasma przenoszenia

5

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

−

+

2.4

Zastosowanie komparatora (zadania ponadprogramowe)

2.4.1

Generowanie przebiegu prostokątnego o zmiennym wypełnieniu

Na wejście układu całkującego podać przebieg prostokątny z generatora zabudowanego na płytce
testowej. Wyjście układu całkującego połączyć z wejściem komparatora, na drugie wejście kom-
paratora podać sygnał z potencjometru. Dla różnych pozycji potencjometru zarejestrować prze-
biegi na wejściach i na wyjściu komparatora.

+15V

−15V

−

+

C

R

+15V

−15V

−

+

+15V

−15V

u

wy

(t)

Rysunek 7: Układ pomiarowy

2.4.2

Modulacja sinusoidalna

Na wejście układu całkującego podać przebieg prostokątny z generatora zabudowanego na płytce
testowej. Wyjście układu całkującego połączyć z wejściem komparatora, na drugie wejście kom-
paratora podać sygnał sinusoidalny z generatora NDN. Zarejestrować przebiegi na wejściach i
na wyjściu komparatora.

+15V

−15V

−

+

C

R

−

+

+15V

−15V

u

wy

(t)

Rysunek 8: Układ pomiarowy

6

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

−

+

3

Sprawozdanie

4.1 Charakterystyki przejściowe

Wykreślić, zinterpretować i porównać charakterystyki przejściowe dla badanych układów.

4.2 Układ różniczkujący i całkujący

Zinterpretować charakterystyki częstotliwościowe oraz przebiegi uzyskane z oscyloskopu.
Obliczyć dla badanych konfiguracji stałą całkowania i różniczkowania na podstawie prze-
biegów z oscyloskopu i teoretycznie na podstawie wartości elementów.

4.3 Pasmo przenoszenia

Na podstawie wyników i przebiegów z oscyloskopu określić pasmo przenoszenia wzmacni-
acza operacyjnego oraz maksymalną szybkość zmiany napięcia na wyjściu (ang. SR - Slew
Rate).

4.3 Komparator

Zinterpretować uzyskane przebiegi z oscyloskopu.

4.4 Wnioski

4

Niezbędne wyposażenie

• kalkulator naukowy

• pendrive do 1GB lub aparat fotograficzny do rejestracji przebiegów z oscyloskopu

• protokół

Literatura

[1] Schenk Christoph Tietze Ulrich. Układy Półprzewodnikowe.

[2] Paul Horowitz Winfield Hill. Sztuka elektroniki cz.I.

[2, 1]

7

ĆWICZENIE - 7

GRUPA:

ooooooooo

DATA:

−

+

Protokół

Tabela 1: Charakterystyka przejściowa U

wy

= f (U

we

)

Wtórnik

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Nieodwracający: R

1

= . . . R

2

= . . .

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Nieodwracający: R

1

= . . . R

2

= . . .

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Tabela 2: Charakterystyka przejściowa U

wy

= f (U

we

)

Odwracający: R

1

= . . . R

2

= . . .

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

Odwracający: R

1

= . . . R

2

= . . .

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

. . .

U

we

[V ]

U

wy

[V ]

ooooooooo

ooooooooo

ooooooooo

ĆWICZENIE - 7

GRUPA:

ooooooooo

DATA:

−

+

Tabela 3: Wyniki pomiarów dla metody klasycznej

Wyniki pomiarów

Wyniki obliczeń

f [kHz]

2U

we

[V ]

2U

wy

[V ]

∆t[ms]

K

u

[−]

K

u[dB]

[dB]

ϕ[

◦

]

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

oooooooo

f [kHz]

K

udB

[dB]

0, 01

0, 1

1

10

100

Rysunek 9: Charakterystyka amplitudowa

ooooooooo