| LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI |
|---|
| TEMAT: |
| SKŁAD ZESPOŁU: |
| GRUPA: I ME-DI L-6 |
| DATA WYKONANIA: |
Cel ćwiczenia i wykonanie:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami wzmacniaczy operacyjnych i komparatorów oraz poznanie możliwości jakie możemy wykorzystać do realizacji bloków funkcjonalnych poprzez dobór odpowiednich sprzężeń zwrotnych stosując układy oparte właśnie na tych wzmacniaczach.
1. Pomiary charakterystyk przejściowych i parametrów wzmacniacza operacyjnego w układzie odwracającym.
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do badania wzmacniacza operacyjnego w układzie odwracającym.
Aparatura:
Układ pomiarowy ze wzmacniaczem operacyjnym µA741.
Woltomierz cyfrowy-2 sztuki, zakres: 20 V;
Zasilacz laboratoryjny dwusekcyjny.
| Z1-2 | Z2-3 | Z1-2 | Z2-6 |
|---|---|---|---|
| Uwe1 [V] | Uwy [V] | Uwe1 [V] | Uwy [V] |
| -12 | 14,79 | -12 | 14,86 |
| -11 | 14,79 | -11 | 14,86 |
| -8 | 14,79 | -8 | 14,87 |
| -7 | 14,4 | -7 | 14,86 |
| -6 | 12,34 | -6 | 14,86 |
| -5 | 10,37 | -5 | 14,86 |
| -4 | 8,26 | -4 | 14,86 |
| -2 | 4,19 | -2 | 14,87 |
| 0 | -0,03 | 0 | -0,03 |
| 2 | -4,14 | 2 | -13,61 |
| 4 | -8,20 | 4 | -13,62 |
| 5 | -10,26 | 5 | -13,62 |
| 6 | -12,34 | 6 | -13,62 |
| 7 | -13,57 | 7 | -13,62 |
| 8 | -13,58 | 8 | -13,61 |
| 11 | -13,56 | 11 | -13,61 |
| 12 | -13,56 | 12 | -13,62 |
2. Pomiary charakterystyk przejściowych i parametrów wzmacniacza w układzie nieodwracającym.
Rys.2 Schemat układu pomiarowego do badania wzmacniacza operacyjnego w układzie nieodwracającym.
Aparatura:
Układ pomiarowy ze wzmacniaczem operacyjnym µA741.
Woltomierz cyfrowy-2 sztuki, zakres: 20V;
Zasilacz laboratoryjny dwusekcyjny.
| Z1-2 | Z2-3 | Z1-2 | Z2-6 |
|---|---|---|---|
| Uwe1 [V] | Uwy [V] | Uwe1 [V] | Uwy [V] |
| -12 | -13,56 | -12 | -13,61 |
| -11 | -13,57 | -11 | -13,61 |
| -8 | -13,57 | -8 | -13,61 |
| -6 | -13,57 | -6 | -13,6 |
| -5 | -13,57 | -5 | -13,6 |
| -4 | -12,23 | -4 | -13,6 |
| -2 | -6,10 | -2 | -13,6 |
| 0 | -0,01 | 0 | 0,06 |
| 2 | 6,14 | 2 | 14,86 |
| 4 | 12,24 | 4 | 14,86 |
| 5 | 14,8 | 5 | 14,86 |
| 6 | 14,8 | 6 | 14,86 |
| 8 | 14,8 | 8 | 14,86 |
| 11 | 14,8 | 11 | 14,87 |
| 12 | 14,8 | 12 | 14,86 |
3. Pomiary charakterystyk przejściowych i parametrów wzmacniacza w układzie nieodwracającym- wtórnik.
Pokrętła R3 i RL w pozycji nieskończoności w układzie z rysunku 2.
| Z1-∞ | Z2-1 |
|---|---|
| Uwe1 [V] | Uwy [V] |
| -12 | -12,04 |
| -9 | -9,02 |
| -6 | -6,01 |
| -3 | -3,01 |
| 0 | 0,01 |
| 3 | 3,01 |
| 6 | 5,99 |
| 9 | 9,01 |
| 12 | 12,04 |
4. Wyznaczanie charakterystyki przejściowej komparatora bez histerezy.
Rys.3 Schemat układu pomiarowego do badania komparatora bez histerezy.
Aparatura:
Układ pomiarowy ze wzmacniaczem operacyjnym µA741;
Woltomierz cyfrowy-2 sztuki, zakres: 20V;
Zasilacz laboratoryjny dwusekcyjny;
Dodatkowy zasilacz doprowadzający napięcie Udc1.
Napięcie odniesienia = 5[V]
| Z1 - 2 | Z2 - ∞ | R3 - ∞ | RL - ∞ |
|---|---|---|---|
| UWe1 [V] | UWe2 [V] | UWy [V] | |
| 5 | -12 | 14,9 | |
| 5 | -10 | 14,9 | |
| 5 | -8 | 14,9 | |
| 5 | -6 | 14,9 | |
| 5 | -5 | 14,9 | |
| 5 | -4 | 14,91 | |
| 5 | -2 | 14,91 | |
| 5 | 0 | 14,91 | |
| 5 | 2 | 14,92 | |
| 5 | 4 | 14,92 | |
| 5 | 4,56 | 14,92 | |
| 5 | 4,8 | 14,92 | |
| 5 | 4,95 | 14,45 | |
| 5 | 4,96 | 12,94 | |
| 5 | 4,97 | 12 | |
| 5 | 5,03 | 5,085 | |
| 5 | 5,08 | 1,06 | |
| 5 | 5,12 | -2,75 | |
| 5 | 5,16 | -6,46 | |
| 5 | 5,20 | -12,8 | |
| 5 | 5,25 | -13,57 | |
| 5 | 5,30 | -13,6 | |
| 5 | 6 | -13,61 | |
| 5 | 8 | -13,61 | |
| 5 | 10 | -13,61 | |
| 5 | 12 | -13,61 |
5. Wyznaczanie charakterystyki przejściowej komparatora z histerezą.
Aparatura:
Układ pomiarowy ze wzmacniaczem operacyjnym µA741;
Woltomierz cyfrowy-2 sztuki, zakres: 20 V;
Zasilacz laboratoryjny dwusekcyjny;
Dodatkowy zasilacz doprowadzający napięcie Udc1.
Napięcie odniesienia = 5[V]
| Z1 - 2 | Z2 - ∞ | R3 - 1 | RL - ∞ |
|---|---|---|---|
| UWe1 [V] | UWe2 [V] | UWy [V] | |
| 5 | 12 | -13,59 | |
| 5 | 10 | -13,59 | |
| 5 | 8 | -13,59 | |
| 5 | 6 | -13,60 | |
| 5 | 4 | -13,60 | |
| 5 | 3,6 | 14,85 | |
| 5 | 2 | 14,85 | |
| 5 | 0 | 14,85 | |
| 5 | -2 | 14,85 | |
| 5 | -4 | 14,85 | |
| 5 | -6 | 14,85 | |
| 5 | -8 | 14,85 | |
| 5 | -10 | 14,85 | |
| 5 | -12 | 14,85 | |
| 5 | -12 | 14,85 | |
| 5 | -10 | 14,85 | |
| 5 | -8 | 14,85 | |
| 5 | -6 | 14,85 | |
| 5 | -4 | 14,85 | |
| 5 | -2 | 14,85 | |
| 5 | 0 | 14,85 | |
| 5 | 2 | 14,85 | |
| 5 | 4 | 14,85 | |
| 5 | 5,8 | -13,59 | |
| 5 | 6 | -13,59 | |
| 5 | 8 | -13,59 | |
| 5 | 10 | -13,59 | |
| 5 | 12 | -13,59 |
| Z1 - 2 | Z2 - ∞ | R3 - 5 | RL - ∞ |
|---|---|---|---|
| UWe1 [V] | UWe2 [V] | UWy [V] | |
| 5 | 12 | -13,59 | |
| 5 | 10 | -13,59 | |
| 5 | 8 | -13,59 | |
| 5 | 6 | -13,60 | |
| 5 | 4,8 | 14,89 | |
| 5 | 4 | 14,89 | |
| 5 | 2 | 14,89 | |
| 5 | 0 | 14,89 | |
| 5 | -2 | 14,89 | |
| 5 | -4 | 14,89 | |
| 5 | -6 | 14,89 | |
| 5 | -8 | 14,89 | |
| 5 | -10 | 14,89 | |
| 5 | -12 | 14,89 | |
| 5 | -12 | 14,89 | |
| 5 | -10 | 14,89 | |
| 5 | -8 | 14,89 | |
| 5 | -6 | 14,89 | |
| 5 | -4 | 14,89 | |
| 5 | -2 | 14,89 | |
| 5 | 0 | 14,89 | |
| 5 | 2 | 14,89 | |
| 5 | 4 | 14,89 | |
| 5 | 5,13 | -13,6 | |
| 5 | 6 | -13,6 | |
| 5 | 8 | -13,6 | |
| 5 | 10 | -13,6 | |
| 5 | 12 | -13,6 |
6. Obliczenia wybranych parametrów wzmacniacza operacyjnego odwracającego.
Wzmocnienie teoretyczne napięciowe ku.
, gdzie Z1= 10000 [Ω] i Z2= 20000 [Ω]
przy czym znak "-" oznacza odwrócenie fazy napięcia wyjściowego względem napięcia wejściowego.
Korzystając z powyższego wzoru obliczam wzmocnienie teoretyczne napięciowe ku.
Wzmocnienie rzeczywiste napięciowe ku.
Biorąc pod uwagę wyżej zamieszczony wzór oraz tabelę umieszczoną w punkcie 1 sprawozdania, obliczamy rzeczywiste wzmocnienie napięciowe ku wzmacniacza w układzie odwracającym . Wzmocnienie napięciowe ku podawane jest w jednostkach [V/V]. Pamiętajmy również o tym, co już wcześniej podkreślałem, że znak ,,-” oznacza odwrócenie fazy napięcia wyjściowego względem napięcia wejściowego o 180°.
| Z1-2 | Z2-3 | ku |
|---|---|---|
| Uwe1 [V] | Uwy [V] | [V/V] |
| -12 | 14,79 | 1,2325 |
| -11 | 14,79 | 1,344545 |
| -8 | 14,79 | 1,84875 |
| -7 | 14,4 | 2,057143 |
| -6 | 12,34 | 2,056667 |
| -5 | 10,37 | 2,074 |
| -4 | 8,26 | 2,065 |
| -2 | 4,19 | 2,095 |
| 0 | -0,03 | 0 |
| 2 | -4,14 | 2,07 |
| 4 | -8,2 | 2,05 |
| 5 | -10,26 | 2,052 |
| 6 | -12,34 | 2,056667 |
| 7 | -13,57 | 1,938571 |
| 8 | -13,58 | 1,6975 |
| 11 | -13,56 | 1,232727 |
| 12 | -13,56 | 1,13 |
| Z1-2 | Z2-6 | ku |
|---|---|---|
| Uwe1 [V] | Uwy [V] | [V/V] |
| -12 | 14,86 | 1,238333 |
| -11 | 14,86 | 1,350909 |
| -8 | 14,87 | 1,85875 |
| -7 | 14,86 | 2,122857 |
| -6 | 14,86 | 2,476667 |
| -5 | 14,86 | 2,972 |
| -4 | 14,86 | 3,715 |
| -2 | 14,87 | 7,435 |
| 0 | -0,03 | 0 |
| 2 | -13,61 | 6,805 |
| 4 | -13,62 | 3,405 |
| 5 | -13,62 | 2,724 |
| 6 | -13,62 | 2,27 |
| 7 | -13,62 | 1,945714 |
| 8 | -13,61 | 1,70125 |
| 11 | -13,61 | 1,237273 |
| 12 | -13,62 | 1,135 |
charakterystyka przejściowa:
charakterystyka dla innych wartości Z1 i Z2:
charakterystyka ku=f(UWE):
7. Wzmacniacz operacyjny w układzie nieodwracającym.
Wzmocnienie teoretyczne napięciowe ku.
, gdzie i
Korzystając z powyższego wzoru obliczam wzmocnienie teoretyczne napięciowe ku.
Wzmocnienie rzeczywiste napięciowe ku.
, dla Z1=2 i Z2=3
| Z1-2 | Z2-3 | ku |
|---|---|---|
| Uwe1 [V] | Uwy [V] | - |
| -12 | -13,56 | 1,13 |
| -11 | -13,57 | 1,233636 |
| -8 | -13,57 | 1,69625 |
| -6 | -13,57 | 2,261667 |
| -5 | -13,57 | 2,714 |
| -4 | -12,23 | 3,0575 |
| -2 | -6,1 | 3,05 |
| 0 | -0,01 | 0 |
| 2 | 6,14 | 3,07 |
| 4 | 12,24 | 3,06 |
| 5 | 14,8 | 2,96 |
| 6 | 14,8 | 2,466667 |
| 8 | 14,8 | 1,85 |
| 11 | 14,8 | 1,345455 |
| 12 | 14,8 | 1,233333 |
| Z1-2 | Z2-6 | ku |
|---|---|---|
| Uwe1 [V] | Uwy [V] | - |
| -12 | -13,61 | 1,134167 |
| -11 | -13,61 | 1,237273 |
| -8 | -13,61 | 1,70125 |
| -6 | -13,6 | 2,266667 |
| -5 | -13,6 | 2,72 |
| -4 | -13,6 | 3,4 |
| -2 | -13,6 | 6,8 |
| 0 | 0,06 | 0 |
| 2 | 14,86 | 7,43 |
| 4 | 14,86 | 3,715 |
| 5 | 14,86 | 2,972 |
| 6 | 14,86 | 2,476667 |
| 8 | 14,86 | 1,8575 |
| 11 | 14,87 | 1,351818 |
| 12 | 14,86 | 1,238333 |
Charakterystyki przejściowe:
charakterystyka z innymi wartości parametrów Z1 i Z2:
charakterystyka ku = f(UWE):
Wzmacniacz operacyjny w układzie nieodwracającym-wtórnik.
charakterystyka przejściowa:
charakterystyka wtórnika ku = f(UWE):
Komparator bez histerezy.
charakterystyka przejściowa(UWE2 = 2[V]):
charakterystyka przejściowa(UWE2 = 4[V]):
Komparator z histerezą(UWE2 = 1,4[V]):
charakterystyka(UWE2 = 2[V]):
Wnioski:
Charakterystyki tego ćwiczenia wychodzą inaczej niż charakterystyki idealne, ponieważ rozpatrywany wzmacniacz nie jest wzmacniaczem idealnym. Elementy, z których zbudowany jest wzmacniacz, nie mają charakterystyk idealnych.