ZESPÓŁ SZKÓŁ

im. STANISŁAWA STASZICA

TECHNIKUM NR.4

PRACOWNIA ELEKTRONICZNA

SPRAWOZDANIE

TEMAT: Badanie wzmacniacza operacyjnego.

KLASA IIITt

GRUPA 1

SEKCJA C

1. DAMIAN BIEDAK

2. KAROL KOWALCZYK

3. OLGA HURAS

4. SEBASTIAN ŁĄGIEWKA

5. ŁUKASZ JANOSKA

DATA:26.11.2007r.

I.CEL ĆWICZENIA: Poznanie budowy, zasady działania, charakterystyki i układu pracy wzmacniacza operacyjnego.

II.CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Wzmacniacz operacyjny dzięki swemu uniwersalnemu zastosowaniu jest obecnie podstawowym, najbardziej rozpowszechnionym analogowym układem scalonym. Pierwsze wzmacniacze operacyjne, służyły tylko do wykonywania operacji matematycznych, stąd też pochodzi ich nazwa. Rozszerzenie zakresu zastosowań spowodowało, że opierając się na konwencjonalnych wzmacniaczach operacyjnych, opracowano szereg wzmacniaczy wyspecjalizowanych, są to na przykład wzmacniacze: pomiarowe, logarytmujące. Większość wzmacniaczy operacyjnych ma symetryczne (różnicowe) wejścia i niesymetryczne wyjście, zasilane one są przeważnie napięciem symetrycznym.

0x01 graphic

Na rysunku pokazano powszechnie stosowany symbol takiego wzmacniacza. Wejście „+” nosi nazwę wejścia nieodwracającego, a „-” wejścia odwracającego. Sygnał wejściowy doprowadzany do wejść wzmacniacza jest nazywany sygnałem różnicowym. Napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do różnicy napięć wejściowych, zgodnie z zależnością:

U_o=A_u(U₁-U₂)=A_uU_d

Gdzie:

U₁,U₂ -napięcie wejściowe

U_o -napięcie wyjściowe

U_d -różnicowe napięcie wejściowe

A_u -wzmocnienie napięciowe wzmacniacza z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego

Sprzężenie zwrotne jest to podanie cząstki sygnału wyjściowego przez odpowiednio dobrane elementy na wejście układu, natomiast wzmocnienie z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego to wzmocnienie jakie posiada wzmacniacz bez podania tego sygnału z wyjścia na wejście. Idealny wzmacniacz operacyjny powinien charakteryzować się następującymi właściwościami:

- nieskończenie dużym wzmocnieniem przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego (A_u- )

- nieskończenie szerokim pasmem przenoszenia częstotliwości

- nieskończenie dużą impedancją wejściową

- impedancją wyjściową równą zeru

- napięciu wyjściowym równym zeru przy równości napięć wejściowych (U₀=0 gdy U₁=U₂)

- nieskończenie dużym dopuszczalnym prądem wyjściowym

- zerowym prądem wejściowym

- zachowaniem powyższych właściwości przy zmianach temperatury

Właściwości takie nie są wprawdzie osiągalne w praktyce, lecz stanowią teoretyczną granicę, do której dąży się przy projektowaniu i produkcji wzmacniaczy operacyjnych, oraz ułatwia przybliżoną analizę. Wzmacniacze operacyjne mogą pracować w wielu konfiguracjach układowych. Są one stosowane przede wszystkim w układach z zewnętrznym ujemnym sprzężeniu zwrotnym. Sprzężenie polepsza własności wzmacniacza, zmniejsza nieliniowość, charakterystyk i niezrównoważenie, poszerza pasmo, poprawia stałość parametrów i umożliwia dobór wzmocnienia. Sprzężenie zwrotne polega na podaniu części sygnału z wyjścia wzmacniacza na jego wejście. Obrazuje to rysunek:

0x01 graphic

Sygnał podany na wejście „-” jest wzmacniany w kolejnych stopniach wzmacniacza. Z wyjścia wzmacniacza jego minimalna część przez rezystor R jest podawana ponownie na wejście wzmacniacza.

W przykładzie jak na rysunku występuje pętla ujemnego sprzężenia zwrotnego.

III. CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

a) PRZEBIEG ĆWICZENIA

- skompletowanie urządzeń potrzebnych do wykonania ćwiczenia

- połączenie obwodu według schematu

- ustawiamy napięcia wejściowe tak aby było równe 10mA

- odczytujemy wartość napięcia na wyjściu wzmacniacza

- wpisujemy wynik do tabeli i obliczamy wartość wzmocnienia napięciowe

- ustawiamy napięcie wejściowe co 10mA do wartości 170mA i odczytujemy wartości napięć wyjściowych, zapisujemy wyniki do tabeli i wyliczamy wzmocnienie napięciowe

- po obliczeniu wszystkich wartości liczymy wartość średnią

- zapisanie spostrzeżeń i wniosków

- rozłączenie obwodu

b) SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO

0x01 graphic

c) TABELA WYNIKÓW

Uwe [mV]	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150	160	170
Uwy [V]	0,9	2,03	3,2	4,1	4,84	6	6,88	7,2	8,9	9,73	10,7	11,76	12,67	13,3	13,5	13,61	13,62
Auf	90	101,5	106,6	102,5	96,8	100	98,2	90	98,88	97,3	97,21	98	97,46	95	90	85,06	80,11