Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych realizowanych za pomocą wzmacniacza operacyjnego

Podobne dokumenty
Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Elektronika. Wzmacniacz operacyjny

LABORATORIUM ELEKTRONIKI FILTRY AKTYWNE

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

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

Badanie układów aktywnych część II

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych. Układ całkujący i różniczkujący

Ćwiczenie - 7. Filtry

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Projekt z Układów Elektronicznych 1

Analiza właściwości filtra selektywnego

Ćwiczenie - 6. Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe

Wzmacniacze operacyjne

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Politechnika Białostocka

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

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

Uśrednianie napięć zakłóconych

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

Elektronika. Wzmacniacz tranzystorowy

Charakterystyka amplitudowa i fazowa filtru aktywnego

WZMACNIACZ OPERACYJNY

Laboratorium z Układów Elektronicznych Analogowych

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

A-2. Filtry bierne. wersja

Ćwiczenie - 8. Generatory

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

A3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

Układy i Systemy Elektromedyczne

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. Opracował: mgr inż. Tomasz Miłosławski

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Badanie wzmacniacza operacyjnego

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

ĆWICZENIE 6 Transmitancje operatorowe, charakterystyki częstotliwościowe układów aktywnych pierwszego, drugiego i wyższych rzędów

FILTRY AKTYWNE. Politechnika Wrocławska. Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

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

UKŁADY RC oraz TIMER 555

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Wzmacniacz operacyjny

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Ćwiczenie 5. Pomiary parametrów sygnałów napięciowych. Program ćwiczenia:

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

Ćwiczenie C3 Wzmacniacze operacyjne. Wydział Fizyki UW

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

ZASTOSOWANIA WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

1 Układy wzmacniaczy operacyjnych

Ćwiczenie - 4. Podstawowe układy pracy tranzystorów

Tranzystor bipolarny

Rys. 1. Wzmacniacz odwracający

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

Laboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

Badanie właściwości multipleksera analogowego

POMIARY OSCYLOSKOPOWE. Instrukcja wykonawcza

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

WIECZOROWE STUDIA NIESTACJONARNE LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Ryszard Kostecki. Badanie własności filtru rezonansowego, dolnoprzepustowego i górnoprzepustowego

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - Charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

b) Zastosować powyższe układy RC do wykonania operacji analogowych: różniczkowania, całkowania

Układy i Systemy Elektromedyczne

Transkrypt:

Automatyka i pomiar wielkości fizykochemicznych ĆWICZENIE NR 3 Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych realizowanych za pomocą wzmacniacza operacyjnego Cel ćwiczenia: Umiejętność wyznaczania i analizy częstotliwościowych charakterystyk amplitudowych i fazowych podstawowych członów dynamicznych zrealizowanych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych oraz elementów RLC. Zagadnienia do kolokwium: Podstawowe człony dynamiczne (proporcjonalny, całkujący, różniczkujący). Transmitancja widmowa. Charakterystyki częstotliwościowe (amplitudowa i fazowa). Wzmacniacze operacyjne integrator (wzmacniacz całkujący) oraz wzmacniacz różniczkujący. Oscyloskop, oscyloskop cyfrowy. Literatura: 1. W. Kramarek, P. Szulewski, Laboratorium podstaw automatyki i sterowania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2012; str.132-149. 2. A. Urbaniak, Podstawy automatyki, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2004. 3. S. Węgrzyn, Podstawy automatyki, PWN, Warszawa 1978. 4. Z. Kulesza, A. Mystkowski, F. Siemieniako, Ćwiczenia z automatyki. Symulacja elementów i układów, Wyd. Politechniki Białostockiej, 2004. 5. M. Nadachowski, Z. Kulka, Analogowe układy scalone, WKŁ, Warszawa 1983; str. 100-102. 6. J. Grzelka, E. Mazur, M. Gruca, W. Tutak, Miernictwo i systemy pomiarowe.laboratorium, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, 2004; str.88-103, 182-198. Sprzęt laboratoryjny: Oscyloskop cyfrowy GDS-1152A-U, generator funkcyjny HM 8131, układy połączeniowe wzmacniacza operacyjnego MD WO-004. Przebieg ćwiczenia: 1. Zrealizowanie konfiguracji pracy wzmacniacza operacyjnego w postaci integratora odwracającego (rys.1).

Rys.1. Integrator odwracający z obwodem RC Wzmocnienie tego integratora w postaci operatorowej jest równe : = 1 (1 + ) Wartości elementów są równe: R 1 =10 kω, R 3 =50 kω, C=470 pf. Sygnał wejściowy podawany z generatora funkcyjnego HM8131 jest sygnałem sinusoidalnym o regulowanej częstotliwości i amplitudzie 2 V. Sygnał wyjściowy oraz wejściowy jest rejestrowany za pomocą oscyloskopu cyfrowego GDS-1152A-U. 2. Podstawowe pomiary oscyloskopem cyfrowym GDS-1152A-U. 3. Wyznaczenie charakterystyki amplitudowej zbudowanego układu. W celu wyznaczenia tej charakterystyki należy zmieniając częstotliwość generatora mierzyć amplitudę napięcia wyjściowego na oscyloskopie w podanych w tabeli 1 punktach. Tabela 1 f[hz] ω[rad/s] log 10 ω U wy [V] U we [V] U wy /U we 20log 10 (U wy /U we ) 10 2 15.9 2 25.2 2 40 2 63.4 2 100 2 159 2 252 2 400 2 634 2 1000 2 1590 2 2520 2 3180 2 4000 2 5030 2 6340 2 7980 2 10000 2

12600 2 15900 2 20000 2 25200 2 31800 2 4. Wyznaczenie charakterystyki fazowej zbudowanego układu. W tym celu należy mierzyć przy poszczególnych częstotliwościach (Tabela 2) przesunięcie czasowe τ sygnału wyjściowego (sygnał żółty) względem wejściowego (sygnał niebieski). Dla każdej częstotliwości należy obliczyć okres drgań T, a następnie przesunięcie fazowe w stopniach ze wzoru: = 360 Tabela 2 f[hz] ω[rad/s] log 10 ω τ [ms] T[ms] φ[stop] 10 15.9 25.2 40 63.4 100 159 252 400 634 1000 1590 2520 3180 4000 5030 6340 7980 10000 12600 15900 20000 25200 31800 5. Zrealizowanie konfiguracji pracy wzmacniacza operacyjnego w postaci wzmacniacza różniczkującego (rys.2). Transmitancja tego układu w postaci operatorowej jest równa: = 1 +

Wartości elementów są równe: R 1 =10 kω, R 3 =50 kω, C=3.3 nf. Rys.2. Wzmacniacz różniczkujący z obwodem RC Sygnał wejściowy podawany jest tak jak w pierwszym przypadku z generatora funkcyjnego HM8131, a obydwa sygnały rejestrowane są za pomocą oscyloskopu cyfrowego GDS-1152A-U. 6. Wyznaczenie charakterystyki amplitudowej zbudowanego układu. W celu wyznaczenia tej charakterystyki należy zmieniając częstotliwość generatora mierzyć amplitudę napięcia wyjściowego na oscyloskopie w podanych w tabeli 3 punktach. Tabela 3 f[hz] ω[rad/s] log 10 ω U wy [V] U we [V] U wy /U we 20log 10 (U wy /U we ) 10 2 12.6 2 15.9 2 20 2 25.2 2 31.8 2 40 2 50.3 2 63.4 2 79.8 2 100 2 126 2 159 2 200 2 252 2 318 2 400 2 503 2 634 2 798 2 1000 2 1260 2 1590 2 2000 2 2520 2

3180 2 4000 2 5030 2 6340 2 7980 2 10000 2 12600 2 15900 2 20000 2 25200 2 7. Wyznaczenie charakterystyki fazowej zbudowanego układu. W tym celu należy mierzyć przy poszczególnych częstotliwościach (Tabela 4) przesunięcie czasowe τ sygnału wejściowego (sygnał niebieski) względem wyjściowego (sygnał żółty). Dla każdej częstotliwości należy obliczyć okres drgań T, a następnie przesunięcie fazowe w stopniach ze wzoru: Tabela 4 = 360 f[hz] ω[rad/s] log 10 ω τ [ms] T[ms] φ[stop] 100 159 252 400 634 1000 1590 2000 2520 3180 4000 5030 6340 7980 10000 12600 15900 20000 25200

Opracowanie wyników: Opis stanowiska pomiarowego, badanych układów i wykonanych pomiarów. Zestawienie wyników w postaci tabelarycznej. Wykreślenie charakterystyki: logarytmicznej amplitudowej A(ω) = 20log 10 U wy /U we ) w funkcji log 10 (ω) (gdzie ω = 2πf ) oraz fazowej ϕ(ω) (ϕ jest kątem przesunięcia fazowego w stopniach pomiędzy U wy i U we ) w funkcji log 10 (ω) dla obydwu zmierzonych układów. Porównanie z obliczeniami teoretycznymi. Wnioski.