Ćwiczenie - 6. Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe

Transkrypt

1 Ćwiczenie - 6 Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe Spis treści 1 Cel ćwiczenia 1 2 Przebieg ćwiczenia Wyznaczenie charakterystyk przejściowych Badanie układu różniczkującego i całkującego Wyznaczanie pasma przenoszenia wzmacniacza operacyjnego Zastosowanie komparatora (zadania ponadprogramowe) Generowanie przebiegu prostokątnego o zmiennym wypełnieniu Modulacja sinusoidalna Sprawozdanie 7 4 Niezbędne wyposażenie 7 Protokół 8 1 Cel ćwiczenia Zbadanie i zbadanie układów wykorzystujących wzmacniacze operacyjne w zastosowaniach liniowych 1

2 V V 2 Przebieg ćwiczenia 2.1 Wyznaczenie charakterystyk przejściowych Wyznaczyć charakterystyki przejściowe = f(u we ) dla: wtórnika napięcia, układu nieodwracającego, układu odwracającego. zasilacz GWInstek 15V U CH1 -CH2 U CH2 -CH1 15V U we 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 na wyjściu, wyniki zapisać w tabeli 1 i 2, analogicznie wykonać pomiary dla układów z rysunku 2 i 3 dla różnych konfiguracji rezystorów R 1 i R 2. 2

3 V V V V zasilacz GWInstek 15V R 2 U CH1 U CH2 R 1 15V -CH2 -CH1 U we Rysunek 2: Schemat pomiarowy do badania układu nieodwracającego zasilacz GWInstek 15V R 2 U CH1 -CH2 U CH2 -CH1 15V R 1 U we Rysunek 3: Schemat pomiarowy do badania układu odwracającego 3

4 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. generator OUT oscyloskop Tektronix CH1 CH2 C 15V R u we(t) 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. Zarejestrować przebiegi napięcia na wejściu i wyjściu. generator OUT oscyloskop Tektronix CH1 CH2 R 15V u we(t) C Rysunek 5: Schemat pomiarowy dla układu różniczkującego 4

5 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). generator OUT oscyloskop Tektronix CH1 CH2 R 2 15V R 1 u we(t) Rysunek 6: Układ pomiarowy do wyznaczania pasma przenoszenia 5

6 2.4 Zastosowanie komparatora (zadania ponadprogramowe) 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 komparatora podać sygnał z potencjometru. Dla różnych pozycji potencjometru zarejestrować przebiegi na wejściach i na wyjściu komparatora. C 15V R 15V 15V Rysunek 7: Układ pomiarowy 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 komparatora podać sygnał sinusoidalny z generatora NDN. Zarejestrować przebiegi na wejściach i na wyjściu komparatora. C 15V R 15V Rysunek 8: Układ pomiarowy 6

7 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 przebiegów z oscyloskopu i teoretycznie na podstawie wartości elementów. 4.3 Pasmo przenoszenia Na podstawie wyników i przebiegów z oscyloskopu określić pasmo przenoszenia wzmacniacza 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 [?,?] 7

8 ĆWICZENIE - 6 GRUPA:oooooooooDATA: Protokół Tabela 1: Charakterystyka przejściowa = f(u we ) Wtórnik U we [V ] [V ] Nieodwracający: R 1 =... R 2 =... U we [V ] [V ] Nieodwracający: R 1 =... R 2 =... U we [V ] [V ] Odwracający: R 1 =... R 2 =... Tabela 2: Charakterystyka przejściowa = f(u we ) U we [V ] [V ] Odwracający: R 1 =... R 2 =... U we [V ] [V ]... U we [V ] [V ] ooooooooo

9 ĆWICZENIE - 6 GRUPA:oooooooooDATA: Tabela 3: Wyniki pomiarów dla metody klasycznej Wyniki pomiarów f[khz] U we Wyniki obliczeń pp [V ] Upp wy [V ] t[ms] K u [] K u[db] [db] ϕ[ ] oooooooo oooooooo oooooooo oooooooo oooooooo oooooooo oooooooo K udb [db] f[khz] 0, 01 0, Rysunek 9: Charakterystyka amplitudowa ooooooooo