INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI

I AKUSTYKI

POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ

LABORATORIUM UKŁADÓW EKTRONICZNYCH

TEMAT: WZMACNIACZ OPERACYJNY.

Wykonali

:Julita Woste

kRafał Smole

ń

1. Pomiary dla układu sumatora odwracającego

.

Badanie wpływu zmian wartości rezystancji R1, R2, Rs, na kształt, i amplitudę przebiegu wyjściowego. Oscylogramy (rys.1,2,3,4) dołączone są do sprawozdania.

Uwaga ! Wszystkie wartości napięć są wartościami międzyszczytowymi tych napię

ć

Pomiarów dokonano dla

:_Uwesin= 0,3V , f=10kHz , Rg=0

( _Uweprost=0,8V , f=1250Hz , Rg=0

(

2

6 3 7 7

R 1R 2R s[( ] Uwyjsu	m[V ] Uwyjsi	n[V ] Uwyjprost	=Uwyjsum-Uwyjsi n[V ] Kprost teor	. Kprost prak. Ksin teor	. Ksin prak.	Uwyj sum teo r[V ]
k2 k20 k 1	0	3	79,7	6 1 09,7	6 8,7 510,7
5,1	k2 k20 k	5 2,	5 2,	53,8	8 3,1 39,7	6 8,3 36,0
2	k5,1 k20 k	9 1,	1 7,	99,7	6 9,8 83,8	8 3,6 78,9
2	k2 k10 k	5 1,	5 3,	54,8	8 4,3 84,8	8 55,3

Przy czym współczynniki sumowania K teoretyczne i praktyczne jak i napięcie wyjściowe teoretyczne liczone były ze wzorów

:

_Kprost teo_r =
_Ksin teor=

_Kprost prak=
_Ksin prak=

_{Uwyj s}um teor= _(Kprost teor _Uweprost+ _Ksin teor _Uwesin

)

Wpływ częstotliwości sygnałów wejściowych na otrzymywane sygnały

wyjściow

U_wesin= 0,3V , f=10kHz , Rg=50Ω

U_weprost=0,8V , f=1250Hz , Rg=50Ω

R1 = 2kΩ

R2 = 2kΩ

Rs = 20kΩ

fwej sin [Hz]	Uwyj sin [V]	fwej prost [Hz]	Uwyj prost [V]
100	3	5	10
1k	3	150	10
5k	3	5k	9,5
30k	2,5	15k	9,5
50k	1,6	Przebieg już zniekształcony
100k	1
500k	0,15

2. Pomiary dla układu całkującego.

2.1. Pomiar zależności zakresu poprawnego całkowania, od wartości stałej czasowej elementów RC. Pomiary dokonane dla sygnału prostokątnego o amplitudzie U=0,2[V].

a)

	praktyczne	teoretyczne
R1=2k Rs=100k C=1.2n	fmin=8Khz fmax =25kHz	fmin=1,33kHz fmax =66kHz

b)

	praktyczne	teoretyczne
R1=2k Rs=20k C=1.2n	fmin=20kHz fmax =100kHz	fmin=6,63kHz fmax =66kHz

c)

	praktyczne	teoretyczne
R1=2k Rs=100k C=47n	fmin=500Hz fmax =1,5kHz	fmin=169Hz fmax =1,69kHz

f [Hz]	Uwy [V]
150	4
300	1,5
500	1,1
1k	0,6

UWAGA: Obliczenia górnej i dolnej częstotliwości granicznej całkowania dokonano ze wzorów: (na podstawie :Z. Nosal, J. Baranowski cz. I , A. Guziński )

f_min < f_całk < f_max

f_min=

f_max=

WNIOSKI:

1. Przy pomiarach układu sumatora odwracającego dowiedliśmy praktycznej poprawności zasady jego działania. Wykazaliśmy, że sygnał wyjściowy jest rzeczywistą sumą sygnałów wejściowych. Niewielkie różnice miedzy wartościami praktycznymi, a teoretycznymi wynikły z niewielkich różnic współczynników co spowodowane było prawdopodobnie pewną tolerancją z jaką były wykonane rezystory jak również niedokładnym odczytem napięć z oscyloskopu. Badany sumator był sumatorem dwuwejściowym, ale z całą pewnością zasada działania przenosi się na układy n- wejściowe.

Układy sumatorów stosuje się szeroko w technice audio ( zarówno profesjonalnej, jak i powszechnego użytku), oraz w szeroko pojętej telekomunikacji. Dawniej stosowano je także w maszynach analogowych.

Na oscylogramach (rys1,2,3,4) widać także zależność kształtu przebiegu wyjściowego w zależności od wartości elementów R1, R2, Rs. Moduł wzmocnienia poszczególnych przebiegów składowych zależy od stosunków rezystancji Rs/Rn ( 1/Rn współczynniki dodawania), a moduł napięcia wyjściowego układu jest równy Uwyj= Rs(1/R1*U1+1/R2*U2) .

2. Przy pomiarach układu całkującego określiliśmy zakres poprawnego całkowania, w którym przebieg wyjściowy układu był niezniekształcony, i poprawny z punktu widzenia funkcji układu. Częstotliwości teoretyczne i praktyczne w niektórych przypadkach różnią się od siebie co może być spowodowane rezystancjami i pojemnościami pasożytniczymi jak również trudnością z praktycznym ustaleniem w jakich częstotliwościach układ pracuje poprawnie. Zmiana któregokolwiek z elementów tzn. R1,Rs lub C powoduje zmianę stałych czasowych , co się z tym wiąże zmianę zakresu poprawnej pracy układu. Oscylogramy (rys.5,6,7,8) obrazują wpływ częstotliwości sygnału wejściowego na kształt sygnału wyjściowego. Dołączenie rezystora Rs spowodowało ograniczenie w zakresie małych częstotliwości wzmocnienia do wartości równej -Rs/R1. Brak tego rezystora mogło spowodować, że dla małych częstotliwości impedancja pojemności C byłaby bardzo duża i wzmacniacz pozbawiony by był ujemnego sprzężenia zwrotnego. Jego wzmocnienie byłoby wówczas bardzo duże i na wyjściu mogłyby pojawić się znaczące szumy i zakłócenia.

Układy integratorów nie są tak elastyczne w zastosowaniach jak układy sumatorów, ze względu na poprawność działania w ograniczonym zakresie częstotliwości, jednak przy poprawnym projektowaniu, są także często stosowane, głównie w układach kształtowania liniowego narostu napięcia (układy odchylania, generatory piła-trójkąt ), a także jak powyżej w maszynach analogowych.

3. Z powodu braku czasu nie zdążyliśmy przebadać układu różniczkującego. wyznaczyliśmy zakres poprawności działania . Układy tego typu nie znajdują większego zastosowania jest to spowodowane z szybko malejącym wzmocnieniem WO w zakresie wielkich częstotliwości, mają one wtedy raczej cechy układu całkującego i praktycznie nie można otrzymać przy jego zastosowaniu bardzo ostrych impulsów szpilkowych drogą różniczkowania wejściowych impulsów prostokątnych. Innym powodem ograniczonego zastosowania jest uwypuklenie szumów i oscylacji, w powiązaniu z trudnością zapewnienia przepływu prądów wejścioch - wobec potrzeby zrealizowania wejścia przez kondensator.

---