Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

Podobne dokumenty
Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Badanie transoptora

Badanie generatora RC

POLITECHNIKA POZNAŃSKA KATEDRA STEROWANIA I INŻYNIERII SYSTEMÓW

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

Elektroniczny pomiar rezystancji

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

Elektronika. Wzmacniacz operacyjny

Politechnika Białostocka

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Generator relaksacyjny

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ OPERACYJNY

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Badanie wzmacniacza operacyjnego

Politechnika Białostocka

Wprowadzenie do programu MultiSIM

Ćw. 0: Wprowadzenie do programu MultiSIM

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Ćw. 0 Wprowadzenie do programu MultiSIM

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Instrukcja nr 6. Wzmacniacz operacyjny i jego aplikacje. AGH Zespół Mikroelektroniki Układy Elektroniczne J. Ostrowski, P. Dorosz Lab 6.

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Laboratorium z Układów Elektronicznych Analogowych

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Generatory sinusoidalne LC

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. Opracował: mgr inż. Tomasz Miłosławski

Sprzęt i architektura komputerów

Politechnika Białostocka

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

ELEKTRONIKA. Generatory sygnału prostokątnego

Systemy i architektura komputerów

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Zapoznanie z przyrządami stanowiska laboratoryjnego. 1. Zapoznanie się z oscyloskopem HAMEG-303.

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

LABORATORIUM ELEKTRONICZNYCH UKŁADÓW POMIAROWYCH I WYKONAWCZYCH. Badanie detektorów szczytowych

A-6. Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2

Elektronika. Wzmacniacz tranzystorowy

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

ĆWICZENIE 2 Wzmacniacz operacyjny z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY (DN 031A)

Ćw. 6 Generatory. ( ) n. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Zespół Szkół Łączności w Krakowie. Badanie parametrów wzmacniacza mocy. Nr w dzienniku. Imię i nazwisko

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny z elementami pętli fazowej

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

Wzmacniacz operacyjny

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

Wzmacniacze operacyjne

WZMACNIACZ ODWRACAJĄCY.

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Pętla fazowa

Ćwiczenie - 9. Wzmacniacz operacyjny - zastosowanie nieliniowe

Badanie układów aktywnych część II

STABILIZATORY NAPIĘCIA STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM

Ćw. III. Dioda Zenera

Ćwiczenie 3: Pomiar parametrów przebiegów sinusoidalnych, prostokątnych i trójkątnych. REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Ćw. 8 Bramki logiczne

DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE

Ćwiczenie 3 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

Stabilizacja napięcia. Prostowanie i Filtracja Zasilania. Stabilizator scalony µa723

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Diody półprzewodnikowe

Tranzystory bipolarne. Podstawowe układy pracy tranzystorów.

Dioda półprzewodnikowa

Ćwiczenie 5. Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET

Ć w i c z e n i e 1 6 BADANIE PROSTOWNIKÓW NIESTEROWANYCH

Badanie zasilacza niestabilizowanego

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

BADANIE ELEMENTÓW RLC

2. Który oscylogram przedstawia przebieg o następujących parametrach amplitudowo-czasowych: Upp=4V, f=5khz.

Ćwiczenie 21 Temat: Komparatory ze wzmacniaczem operacyjnym. Przerzutnik Schmitta i komparator okienkowy Cel ćwiczenia

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

Politechnika Białostocka

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Tranzystory bipolarne

Politechnika Białostocka

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

WZMACNIACZ OPERACYJNY

Modulatory PWM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

Dioda półprzewodnikowa

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Transkrypt:

UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych Laboratorium Układów Elektronicznych Poznań 2008

1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z typomi zastosowaniami scalonych wzmacniaczy operacyjnych. Zakres ćwiczenia obejmuje badanie działania branych układów o nieliniowej charakterystyce dynamicznej, w której są korzystane wzmacniacze operacyjne. 2. Wprowadzenie Układ z korzystaniem wzmacniacza operacyjnego o nieliniowej charakterystyce dynamicznej tworzy się przez korzystanie elementów nielinioch takich jak warystor, dioda czy tranzystor w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego. Charakterystyka dynamiczna takiego układu jest uzależniona od charakterystyk prądowo-napięcioch elementów ujemnego sprzężenia zwrotnego W większości przypadków sygnał wejścio jest podany na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego. W pierwszym przypadku (rys.1a) element nielinio jest zasilany napięciem wejściom u = uwe, natomiast napięcie jściowe jest proporcjonalne do prądu płynącego przez ten element, Charakterystyka dynamiczna układu (rys. 1a) jest określona wzorem: u ( u ) = R i = R g( u) = R g( u ) = f (1) we 1 1 1 we Rys.1a Schemat ideo wzmacniacza nieliniowego element nielinio zasilany napięciowo W drugim przypadku element nielinio jest zasilany prądem sterowanym przez napięcie wejściowe układu, oraz u = u. Charakterystyka układu (rys. 1b) jest określona wzorem: 1 1 uwe ( ) ( ) u = = = = f uwe u h i h (2) R2 Rys.1b Schemat ideo układu nieliniowego element nielinio zasilany prądowo 2

Interesującym przykładem zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach nielinioch jest układ do detekcji wartości maksymalnej sygnału zwany detektorem szczytu. W przeciwieństwie do poprzednio przedstawionym przykładów, sygnał wejścio jest na wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego (rys.2). W momencie, gdy napięcie wejściowe układu ma wartość dodatnie (przy założeniu, że kondensator C jest rozładowany), napięcie jściowe wzmacniacza operacyjnego przyjmuje wartość w pobliżu dodatniego napięcia zasilającego układ jest w stanie nasycenia. Kondensator C jest ładowany przez diodę D spolaryzowaną w kierunku przewodzenia, przy czym o wartości stałej czasowej ładowania decyduje niewielka w porównaniu z rezystorem R rezystancja dynamiczna diody. Kondensator ładuje się w czasie narastania napięcia wejściowego tzn. wtedy, gdy wartość napięcia wejściowego przekracza napięcie na kondensatorze. Podczas spadku wartości sygnału wejściowego układ nasyca się w pobliżu ujemnego napięcia zasilającego. Dioda D jest spolaryzowana zaporowo i ma bardzo dużą w porównaniu z rezystorem R rezystancję dynamiczną. Kondensator rozładowuje się przez rezystor R. Rys.2 Schemat ideo układu podstawowego detektora szczytu 3. Badanie wzmacniacza prostującego sygnał 3.1 Zestaw pomiaro Wirtualny wzmacniacz operacyjny TL071ACD, Wirtualne diody 1N4150, Wirtualne rezystory, Wirtualne źródła zasilania DC, Wirtualny generator sygnału, Wirtualny miernik częstotliwości, Wirtualny oscyloskop. 3.2 Przebieg ćwiczenia 1. Uruchomić program MULTISIM i złożyć układ symulacyjny do badania wzmacniacza prostującego sygnał (rys.3) kierując się wskazówkami prowadzącego. 2. Uaktywnić generator XFG1 podwójnym kliknięciem na obiekt, ustawić generację sygnału trójkątnego (przycisk boru) o parametrach: 100 Hz, 5V. Uruchomić symulację. 3. Uaktywnić miernik częstotliwości XFC1 (czułość miernika ustawić na wartość 10 mv) oraz oscyloskop XSC1. Zmierzyć częstotliwość sygnału. Ustawić oscyloskop w trybie pracy XY (A/B) przy pozostałych nastawach ustalonych z prowadzącym. Zaobserwować przebieg funkcji generowanej przez układ. 3

4. Zaobserwować przebiegi charakterystyk dynamicznych układu prostującego sygnał trójkątny dla częstotliwości równych: 1kHz oraz 10 khz (przed zmianą częstotliwości łączyć symulację). Rys.3 Schemat układu symulacyjnego do badania wzmacniacza prostującego sygnał 4. Badanie wzmacniacza generującego funkcję nieliniową 4.1 Zestaw pomiaro Wirtualny wzmacniacz operacyjny TL072ACP, Wirtualne diody Zenera 1N4370A, Wirtualne rezystory, Wirtualne źródła zasilania DC, Wirtualny generator sygnału, Wirtualny miernik częstotliwości, Wirtualny oscyloskop. 4.2 Przebieg ćwiczenia 1. Złożyć układ symulacyjny do badania wzmacniacza generującego funkcję nieliniową wariant 1 (rys.4a) kierując się wskazówkami prowadzącego. 2. Uaktywnić generator, ustawić generację sygnału trójkątnego przy parametrach: 1 khz, 2V. Uruchomić symulację. 3. Uaktywnić oscyloskop i miernik częstotliwości (czułość miernika ustawić na wartość 10 mv). Zmierzyć częstotliwość sygnału. Za pomocą kursorów w oscyloskopie (ustalić z prowadzącym) zmierzyć zakresy liniowej pracy wzmacniacza. Obliczyć wzmocnienie układu dla zmierzonych zakresów według wzoru: k u u = (3) u 4. Złożyć układ symulacyjny do badania wzmacniacza generującego funkcję nieliniową wariant 2 (rys.4b). we 4

5. Uaktywnić generator, ustawić generację sygnału trójkątnego o parametrach: 1 khz, 2V. Uruchomić symulację. 6. Powtórzyć polecenie z p.3. Rys.4a Schemat układu symulacyjnego do badania wzmacniacza generującego funkcję nieliniową wariant 1 Rys.4a Schemat układu symulacyjnego do badania wzmacniacza generującego funkcję nieliniową wariant 2 5

5. Badanie detektora szczytu sygnału 5.1 Zestaw pomiaro Wirtualny wzmacniacz operacyjny TL072ACP, Wirtualne diody 1N4150, Wirtualny rezystor i potencjometr, Wirtualny kondensator Wirtualne źródła zasilania DC, Wirtualny generator sygnału, Wirtualny miernik częstotliwości, Wirtualne multimetry, Wirtualny oscyloskop. 5.2 Przebieg ćwiczenia 1. Złożyć układ symulacyjny do badania detektora szczytu sygnału (rys.5). 2. Uaktywnić generator, ustawić generację sygnału sinusoidalnego o parametrach: 1 khz, 5V. Uruchomić symulację. 3. Uaktywnić miernik częstotliwości (czułość miernika ustawić na wartość 10 mv), multimetry oraz oscyloskop. Zmierzyć częstotliwość sygnału. Ustawić przyciskiem Shift A położenie suwaka potencjometru w pozycji 0%. Naciskając przycisk A zmieniać skokowo położenie suwaka potencjometru R 1 w całym zakresie jego rezystancji (skok 5%). 4. Dla każdego położenia suwaka potencjometru obliczyć stałą czasową rozładowania kondensatora, obserwować przebiegi sygnałów wejściowego i jściowego, odczytać wartości składowej stałej i zmiennej sygnału jściowego z multimetru XMM2 (przełączać pomiędzy trybem DC i AC). Dla każdej stałej czasowej rozładowania kondensatora obliczyć u AC współczynnik tętnień detektora szczytu według wzoru: w = u DC 6 Rys.5 Schemat układu symulacyjnego do badania detektora szczytu sygnału

6. Sprawozdanie W sprawozdaniu należy zamieścić: tabele ników pomiaroch, kresy mierzonych zależności, interpretacje uzyskanych ników i wnioski. Literatura M. Nadachowski, Z. Kulka: Analogowe Układy Scalone, WKiŁ, W-wa, 1980 P. Horowitz, W. Hill: Sztuka Elektroniki, tom 1, WKiŁ, W-wa, 1995 P. Górecki: Wzmacniacze operacyjne, WNT, 2002 U.Tietze, Ch.Schenk: Układy półprzewodnikowe, WNT 2008 7