Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Transkrypt

1 Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Legnicy Laboratorium Podstaw Elektroniki i Miernictwa Ćwiczenie nr 5 WZMACNIACZ OPERACYJNY

2 A. Cel ćwiczenia. - Przedstawienie właściwości wzmacniacza operacyjnego - Zasada ujemnego sprzężenia zwrotnego - Wzmacniacz operacyjny jako wzmacniacz napięcia, sumator, komparator, układ całkujący i generator przebiegu prostokątnego o zmiennym wypełnieniu B. Część badawcza. 1. Badanie wzmacniacz operacyjnego w układzie wzmacniacza odwracającego Rys.1. Schemat wzmacniacza odwracającego. R2 4.99kΩ,±1% R1 1kΩ,±1% X Rys.2. Schemat pomiarowy wzmacniacza odwracającego. Połączyć układ pomiarowy wzmacniacza odwracającego. Napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego wynosi E 15V. Ustawić na generatorze przebieg sinusoidalny o częstotliwości f = 1kHz i amplitudzie sygnału wejściowego takiej, aby sygnał wyjściowy nie był zniekształcony (amplitudę sygnału wejściowego mierzymy na oscyloskopie kanał A). Na oscyloskopie (kanał B) obserwujemy sygnał wyjściowy. Przerysować sygnał wejściowy i wyjściowy zwracając uwagę na amplitudę oraz położenie w czasie obu przebiegów. Wyznaczyć wzmocnienie wzmacniacza. Zmienić przebieg na prostokątny. Wyznaczyć szybkość narastania sygnału wyjściowego 2

3 Wyznaczyć charakterystykę statyczną wzmacniacza U WY = f(u WE ) U WE [V] U WY [V] 2. Badanie wzmacniacza operacyjnego w układzie sumującym-mnożącym 4.99kΩ,±1% 1kΩ,±1% 2kΩ,±1% X Rys.3. Schemat pomiarowy układu sumująco-mnożącego. Wyznaczyć zależność funkcyjną (wyprowadzić wzór) pomiędzy napięciem wyjściowym, a napięciami wejściowymi w powyższym układzie. Połączyć układ pomiarowy. Napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego wynosi E 15V. Wykonać pomiary dla wszystkich możliwych ustawień przełączników wejściowych. U A [V] U B [V] U X [V]

4 3. Badanie wzmacniacza operacyjnego w układzie całkującym Rys.4. Schemat wzmacniacza w układzie całkującym. 0.22µF 100kΩ,±1% 10kΩ,±1% X Rys.5. Schemat pomiarowy układu całkującego. Połączyć układ pomiarowy. Napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego wynosi E 15V. R 1 =10kΩ, R 2 =100kΩ, C = 33nF. Do wejścia układu doprowadzić sygnał prostokątny o f = 200 Hz, U pp = 4V. Zaobserwować na oscyloskopie przebiegi na wejściu i wyjściu układu. Do wejścia układu doprowadzić sygnał sinusoidalny o f = 200 Hz, U pp = 4V. Zaobserwować na oscyloskopie przebiegi na wejściu i wyjściu układu, zwrócić uwagę na fazy sygnałów. Zmienić częstotliwość przebiegu prostokątnego na 2 khz. Porównać wyniki z poprzednimi obserwacjami. 4

5 4. Badanie wzmacniacz operacyjnego w układzie komparatora 500Ω Key=A 50 % WYKomp E Połączyć układ pomiarowy. Napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego wynosi E 15V. Ustawić na wejściu nieodwracającym napięcie z zasilacza zgodnie z tabelą poniżej. Regulując potencjometrem VR1 wyznaczyć napięcie na wejściu odwracającym przy którym napięcie wyjściowe wzmacniacza gwałtownie się zmienia. U + [V] U - [V] 5. Badanie wzmacniacz operacyjnego w układzie generatora przebiegu prostokątnego o regulowanym wypełnieniu. 0.22µF 100kΩ,±1% 10kΩ,±1% 500Ω Key=A 50 % WY D1 5

6 Przeanalizować zasadę działania układu. Połączyć układ pomiarowy. Napięcie zasilania wzmacniacza operacyjnego wynosi E 15V. C = 10 nf,. (bez diody Zenera) Ustawić na generatorze przebieg prostokątny o częstotliwości f = 2000 Hz, i amplitudzie sygnału wejściowego U WE = 4V pp. Na oscyloskopie obserwujemy sygnał wejściowy (kanał A) oraz sygnał wyjściowy (kanał B). Sprawdzić możliwość regulacji współczynnika przebiegu prostokątnego. Powtórzyć pomiary dla sygnału wyjściowego przy podłączonej diodzie Zenera. Wyjaśnić różnice w przebiegu sygnału wyjściowego. C. Wyposażenie. Elementy układu: Zestaw laboratoryjny ETS LT-1000 Sprzęt pomiarowy: Oscyloskop dwukanałowy...szt. 1 Multimetr cyfrowy..szt. 2 Źródło zasilania: Zasilacz...szt. 1 Generator funkcyjny...szt. 1 Akcesoria: Płyta montażowa...szt. 1 Komplet przewodów...szt. 1 Pytania kontrolne: 1. Scharakteryzować pojęcie sygnału analogowego i cyfrowego. 2. Dokonać klasyfikacji układów elektronicznych z punktu widzenia przetwarzanych sygnałów. 3. Zdefiniować pojęcie wzmacniacza operacyjnego i określić jego podstawowe parametry. 4. Omówić przeznaczenie wzmacniaczy operacyjnych. 5. Omówić działanie wzmacniacza odwracającego i układu sumatora analogowego. 6. Wyjaśnić działanie układu całkującego i podać przykłady jego zastosowania. 7. Wyjaśnić na schemacie działanie komparatora analogowego. 8. Jakie funkcje realizują przetworniki A/C i C/A? 6