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
Document Outline