Laboratorium Elektroniki
	Podstawowe układy pracy wzmacniaczy operacyjnych.

1.Wstęp.

Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych układów pracy wzmacniaczy, oraz charakterystycznych parametrów wzmacniaczy operacyjnych.

2.Obliczenia projektowe.

A.Dla układu odwracającego fazę:

Przyjęto współczynnik wzmocnienia k_uf = 20 rezystancje obliczono R₁=1kΩ i R₂=20kΩ. Rezystor R₃ = 0.15Ω pominieto ponieważ bliski jest zero.

B.Dla układu nieodwracającego fazy:

Dla współczynnika k_uf =21 obliczono R₁=1kΩ i R₂=20kΩ.

C.Dla układu całkującego:

Dla tego układu R₁=100Ω, R₂=10kΩ oraz C=10nF.

3.Układy pomiarowe.

A.Układ odwracający fazę sygnału.

B.Układ nieodwracający fazy sygnału.

C.Układ całkujacy

4.Pomiary

Odwracający	Nieodwracający	Całkujący
Zmierzona częstotliwość fgr=50kHz dla ku=20, a odczytano z wykresu fgr=20kHz.	Zmierzona częstotliwość fgr=18kHz dla ku=21, a odczytano z wykresu fgr=20kHz	Zmierzono odpowiednio częstotliwości fd=110Hz; fśr=280Hz; fg=200Hz.

5.Wnioski

Wzmacniacze operacyjne znalazły szerokie zastosowanie w układach elektronicznych. Ze względu na szeroką możliwość realizowania funkcji i wysokie parametry. Do podstawowych parametrów wzmacniacza rzeczywistego zaliczamy:

1. wzmocnienie napięciowe różnicowe,

2. wzmocnienie napięciowe sumacyjne,

3. współczynnik tłumienia sygnału tłumienia,

4. rezystancja (impedancja) sygnału sumującego,

5. rezystancja (impedancja) wejścia różnicowego,

6. rezystancja (impedancja) wejścia sumacyjnego,

7. rezystancja (impedancja) wyjściowa,

8. wejściowy prąd polaryzacji,

9. wejściowe napięcie niezrównoważenia,

10. wejściowe prąd niezrównoważenia,

11. dryfty: temperaturowy i czasowy napięcia wejściowego i pradu niezrównoważenia,

12. szerokość pasma częstotliwości,

13. parametry odpowiedzi na skok: czas narastania, szybkość narastania przeregulowanie.

Pierwszym badanym układem był wzmacniacz odwracający, w którym przy dużej rezystancji wejściowej oraz zerowej rezystancji wyjściowej prąd płynący przez rezystor R₁ równy jest prądowi płynącemu przez R₂. Wzmocnienie zależy tylko od rezystancji występujących w obwodzie sprzężenia zwrotnego. Znak minus informuje nas, że napięcie wyjściowe ma fazę przeciwną stosunku do wejściowego. Punkt połączenia R₁ z R₂ nazywamy masą pozorną. Rezystancja wyjściowa wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym nie przekracza 1Ω. Pasmo przenoszenia układu ograniczone jest częstotliwościami granicznymi. Częstotliwość graniczna dolna wynosi 0, a górna 50kHz dla wzmocnienia 20.Jest to układ o własnościach filtru dolnoprzepustowego.

W układzie nieodwracającym sygnał wejściowy doprowadza się do wejścia nieodwracającego wzmacniacza. Wzmocnienie jest większe od odwracającego o 1. Rezystancja wyjścia jest taka sama, natomiast wejściowa rzędu 10¹⁰÷10¹³Ω.Wstawiając R₁ o bardzo dużej wartości otrzymujemy wtórnik napięciowy, a wzmocnienie równe jest jedności. Rezystancję R₃ dobieramy tak, aby równa była rezystancji wewnętrznej źródła sygnału. Inwenter otrzymujemy gdy R₁=R₂. Częstotliwość graniczna dolna dla wzmocnienia 21 wynosi 18kHz, a górna równa ∝.

Wzmacniacz całkujący otrzymuje się włączając w obwód sprzężenia zwrotnego kondensator, a na wejście rezystor. Charakterystyka amplitudowa wzmacniacza idealnego układu całkującego maleje monotonicznie z szybkością 20dB/dek. W rzeczywistym układzie całkującym charakterystyka nakłada się na charakterystykę wzmacniacza operacyjnego. Całkowanie odbywa się w przedziale częstotliwości f_d<f_sr<fg. W zakresie małych częstotliwości f<f_d powstają błędy całkowania związane skończoną wartością wzmocnienia wzmacniacza, a w zakresie dużych częstotliwości f_g<f z ograniczenia pasma przenoszenia. Inna przyczyną błędów są weściowy prąd polaryzacji oraz wejściowe napięcie niezrównoważenia. Zwiększając liczbę wejść w układzie uzyskuje się integrator sumujący.

R₂

R₁

R₂

R₁

C

R₂

R₁

---