Wzmacniacze różnicowe

Transkrypt

1 Wzmacniacze różnicowe 1. Cel ćwiczenia : Zapoznanie się z podstawowymi układami wzmacniaczy różnicowych zbudowanych z wykorzystaniem wzmacniaczy operacyjnych. 2. Wprowadzenie Wzmacniacze różnicowe są naj powszechniej stosowanymi układami wykorzystującymi wzmacniacze operacyjne. Są niezbędne do wzmacniania małych sygnałów pochodzących z czujników pomiarowych występujących na tle dużej składowej sumacyjnej, która powinna być tłumiona Wzmacniacz różnicowy z jednym wzmacniaczem operacyjnym Rys. 1. Wzmacniacz różnicowy z jednym wzmacniaczem operacyjnym Równanie przetwarzania: (O gdzie: Us sygnał sumacyjny, Ur - sygnał różnicowy, k r - wzmocnienie sygnału różnicowego, WTSS - współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego. (2) (3) Jeżeli spełnione jest następujące równanie: (4) to wzmocnienie sygnału różnicowego można obliczyć na podstawie zależności: (5)

2 2.2. Wzmacniacz różnicowy z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi Rys. 2. Wzmacniacz różnicowy z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi Równanie przetwarzania: (6) gdzie: U S - sygnał sumacyjny, U r - sygnał różnicowy, kr - wzmocnienie sygnału różnicowego, WTSS - współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego. (7) (8) Jeżeli spełnione jest następujące równanie: to wzmocnienie sygnału różnicowego można obliczyć na podstawie zależności (9) (10)

3 2.3. Wzmacniacz różnicowy z trzema wzmacniaczami operacyjnymi Rys. 3. Wzmacniacz różnicowy z trzema wzmacniaczami operacyjnymi Równanie przetwarzania: (11) gdzie: U s - sygnał sumacyjny, U r - sygnał różnicowy, k r - wzmocnienie sygnału różnicowego na stopniu wejściowym, k t2 - wzmocnienie sygnału różnicowego na stopniu wyjściowym, WTSS - współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego. (12) (13) Jeżeli spełnione jest następujące równanie: to wzmocnienie sygnału różnicowego na stopniu wejściowym można obliczyć na podstawie zależności: (14) (15) oraz wzmocnienie sygnału różnicowego na stopniu wyjściowym na podstawie zależności: (15)

4 3.Przebieg ćwiczenia : 3.1 Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4. Rys. 4. Dobrać następujące wartości rezystorów: o R1 = R3 z zakresu od 5 kq do 15 ko, o R 2 = R4=100*R1, o R5 z zakresu od 1 kq do 10 kq, o R6 = 100*R 5 Za pomocą woltomierza zmierzyć napięcia U i1 oraz U a. Zamiast rezystora R5 wstawić do obwodu zworkę narysowaną na rys. 4 linią przerywaną. Powtórzyć pomiary napięć U i1 oraz U 0. Wykorzystując równanie przetwarzania (1) obliczyć k t i WTSS. Otrzymaną wartość & r porównać z wartością k r obliczoną na podstawie zależności (5) Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 5. Rys. 5. Za pomocą oscyloskopu zmierzyć zależność wzmocnienia dla sygnału różnicowego w funkcji częstotliwości.

5 3.3. Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 6. Rys. 6. Za pomocą oscyloskopu zmierzyć zależność WTSS w funkcji częstotliwości. 3.4 Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 7. v 5 V Rys. 7. Dobrać następujące wartości rezystorów: o R 2 = R3 = R5 zakresu od 1 kq do 20 kq, o R 4 = R1 =33-^2, o R6 zakresu od 1 kq do 10 kq, o R 7 = 100^6.

6 Za pomocą woltomierza zmierzyć napięcia U i1 oraz U0. Zamiast rezystora R 6 wstawić do obwodu zworkę narysowaną na rys. 7 linią przerywaną. Powtórzyć pomiary- napięć U i1 oraz U a. Wykorzystując równanie przetwarzania (6) obliczyć k r i WTSS. Otrzymaną wartość k, porównać z wartością kr obliczoną na podstawie zależności (10) Za pomocą oscyloskopu zmierzyć zależność wzmocnienia dla sygnału różnicowego oraz WTSS w funkcji częstotliwości dla wzmacniacza różnicowego z punktu Zaprojektować wzmacniacz różnicowy z trzema wzmacniaczami o całkowitym wzmocnieniu sygnału różnicowego kr1*kr2=100. Połączyć układ i sprawdzić jego działanie. Za pomocą oscyloskopu zmierzyć zależność wzmocnienia dla sygnału różnicowego oraz WTSS w funkcji częstotliwości. 3.Sprawozdanie. - schematy ideowe badanych wzmacniaczy, - schematy blokowe układów pomiarowych, - wyniki pomiarów i wykresy charakterystyk, - wyniki obliczeń. - uwagi i wnioski, - wykaz aparatury.