WZMACNIACZE OPERACYJNE
Data wykonania ćwiczenia : 18.11.1994
Numer grupy : 1
Ćwiczenie wykonali : Tomasz Michalak
Adam Wojtasiński
Sprawozdanie opracował : Tomasz Michalak
I. Wzmacniacz operacyjny może pracować jako wzmacniacz odwracający i
nieodwracający.
1. Wzmacniacz odwracający
Wzmocnienie takiego wzmacniacza
- 2 -
2. Wzmacniacz nieodwracający
Wzmocnienie takiego wzmacniacza
W naszym ćwiczeniu traktujemy wzmacniacz operacyjny jako liniowy człon elektronicznej maszyny analogowej badamy więc kolejno :
- sumator
- układ całkujący ( integrator )
- układ różniczkujący
- 3 -
II. Badane układy
1. Sumatory
1a.Sumator nieodwracający
Przy następujących wartościach elementów R1 = 5k R2 = 5k R3 = 0
otrzymujemy przebieg RYS.1
Badamy teraz wpływ poszczególnych elementów na kształt przebiegów
R3 rośnie - przebieg z RYS.1 nie zmienia kształtu , maleje tylko jego
amplituda
R3 maleje - R3 = 3k przebieg RYS.2
R3 = 10k przebieg RYS.3
- 4 -
R1 maleje - rośnie różnica między amplitudą prostokąta a sinusoidy. Fala
prostokąta jest coraz mniej "pomarszczona". Przy wartości
R1 = 2k mamy już czysty prostokąt.
R1 rośnie - różnica amplitud prostokąta i sinusoidy maleje. Prostokąt staje
się bardziej "pomarszczony" aż do postaci jak na RYS.3.
R2 rośnie - rośnie różnica między amplitudą prostokąta a sinusoidy. Fala
prostokąta jest coraz mniej "pomarszczona".
R2 maleje - różnica amplitud prostokąta i sinusoidy maleje. Przy R2
równym około 1k przebieg wygląda jak na RYS.4. Przy R2 = 0
na wyjściu układu mamy tylko niezniekształconą sinusoidę.
Regulacja amplitudą przebiegów powoduje takie same skutki jak regulacja R1 i R2.
Amplituda sinusa rośnie - R2 maleje
Amplituda sinusa maleje - R2 rośnie
Amplituda prostokąta rośnie - R1 maleje
Amplituda prostokąta maleje - R1 rośnie
- 5 -
1b. Sumator odwracający
Przy wartościach elementów R1 = 5k R2 = 5k przebieg jak RYS.1
R1 maleje - rośnie różnica między amplitudą prostokąta a sinusoidy. Fala
prostokąta jest coraz mniej "pomarszczona". Przy wartości
R1 = 1k mamy już czysty prostokąt.
R1 rośnie - różnica amplitud prostokąta i sinusoidy maleje. Prostokąt staje
się bardziej "pomarszczony" aż do postaci jak na RYS.2.
R2 rośnie - amplituda nałożonej sinusoidy maleje
R2 maleje - przy R2 = 1k przebieg na wyjściu przybiera postać jak na
RYS.5. Przy R2 = 0 pozostaje czysta sinusoida
- 6 -
Amplituda sinusoidy rośnie , tak samo , amplituda prostokąta maleje , przebieg jak na RYS.5.
Amplituda sinusoidy maleje , tak samo , amplituda prostokąta rośnie , Amplituda sinusa maleje aż do zaniknięcia , pozostaje czysty prostokąt.
2 .Układy całkujące
Na wejście podajemy przebieg prostokątny o amplitudzie 1V i częstotliwości 10kHz
2a. Integrator odwracający
- 7 -
Przy następujących wartościach elementów R1 = 5k C = 200n R2 = 3k
układ działa jako prawidłowy układ całkujący to znaczy na wyjściu pojawia się trójkąt RYS.6.
Badamy teraz wpływ zmian wartości elementów oraz amplitudy i częstotliwości generatora
C rośnie - amplituda trójkąta maleje
C maleje - amplituda trójkąta rośnie i przebieg zmienia kształt RYS.7.
R2 rośnie - zmniejsza się poziom składowej stałej , kształt bez zmian
R2 maleje - zwiększa się poziom składowej stałej , zmienia się kształt
RYS.7
R1 rośnie - amplituda trójkąta maleje
R1 maleje - amplituda trójkąta rośnie
Amplituda prostokąta rośnie - Amplituda trójkąta rośnie
Amplituda prostokąta maleje - Amplituda trójkąta maleje
Częstotliwość generatora rośnie - Częstotliwość trójkąta rośnie
Częstotliwość generatora maleje - Częstotliwość trójkąta maleje i zmienia
kształt RYS.7
- 8 -
2b. Integrator odwracający
Przy następujących wartościach elementów R1 = 900 C = 60n R2 = 11k
układ działa jako układ całkujący RYS.6.
Badamy teraz wpływ zmian wartości elementów oraz amplitudy i częstotliwości generatora
C rośnie - amplituda przebiegu maleje i zmienia kształt na prostokąt
C maleje - amplituda przebiegu rośnie i zmienia kształt na prostokąt
- 9 -
R2 rośnie - amplituda przebiegu maleje i zmienia kształt na prostokąt
R2 maleje - amplituda przebiegu rośnie i zmienia kształt jak na RYS.8
R1 maleje - amplituda przebiegu maleje i zmienia kształt na prostokąt
Zwiększenie R1 nie było możliwe , osiągnęliśmy maksymalną wartość na dekadzie rezystancyjnej.
Amplituda prostokąta rośnie - Amplituda trójkąta rośnie i zmienia kształt
RYS.8
Amplituda prostokąta maleje - Amplituda trójkąta maleje
Częstotliwość generatora rośnie - Częstotliwość trójkąta rośnie
Częstotliwość generatora maleje - Częstotliwość trójkąta maleje
- 10 -
3. Układ różniczkujący
Na wejście podajemy przebieg prostokątny o amplitudzie 1V i częstotliwości 1kHz
Przy następujących wartościach elementów R1 = 4.6k C = 1n R2 = 400
układ działa jako układ całkujący RYS.9.
Badamy teraz wpływ zmian wartości elementów oraz amplitudy i częstotliwości generatora
- 11 -
C rośnie - amplituda pików rośnie i rozszerzają się ich podstawy RYS.10.
C maleje - amplituda pików maleje i zmieniają kształt RYS.11.
R2 rośnie - amplituda pików maleje i rozszerzają się ich podstawy RYS.10.
R2 maleje - amplituda pików rośnie i zmieniają kształt RYS.11.
R1 rośnie - amplituda pików rośnie i zmieniają kształt RYS.11.
R1 maleje - amplituda pików maleje i rozszerzają się ich podstawy RYS.10.
Amplituda generatora rośnie - amplituda pików rośnie i zmieniają kształt
RYS.11.
Amplituda generatora maleje - amplituda pików maleje i rozszerzają się ich
podstawy RYS.10.
Częstotliwość generatora rośnie - Częstotliwość pików rośnie
Częstotliwość generatora maleje - Częstotliwość pików maleje
III.Wnioski.
W niniejszym ćwiczeniu poznaliśmy zasadę działania sumatora , układu całkującego i różniczkującego. Sprawdziliśmy też jaki wpływ mają zmiany poszczególnych elementów w układzie.
Sumator dodaje wartości chwilowe napięć na wejściu. Zależnie od amplitudy dodawanych przebiegów , przebieg wyjściowy ma różne kształty. Wpływ na kształt przebiegu wyjściowego ma również wzmocnienie układu.
- 12 -
Amplitudę przebiegów wyjściowych można zmieniać regulując amplitudami generatorów lub opornikami R1 i R2. Wzmocnienie układu można
regulować przy pomocy R3. Twierdzenia powyższe odnoszą się zarówno do sumatora odwracającego jak i nieodwracającego.
Przy badaniu układu całkującego ustalamy najpierw odpowiednie wartości elementów R C , takie aby układ realizował prawidłowo funkcję całkowania patrz RYS.6.
W integratorze odwracającym regulacja elementami C i R2 odpowiedzialnymi za stałą czasową całkowania , powoduje zniekształcenie przebiegu na wyjściu. Także regulacja częstotliwością generatora powoduje zmianę kształtu przebiegu wyjściowego. Regulacja amplitudą przebiegu wejściowego powoduje tylko zmianę amplitudy przebiegu wyjściowego.
W integratorze nieodwracającym elementy C i R2 odpowiadające za stałą czasową wpływają na kształt przebiegu wyjściowego. R1 oraz zmiana amplitudy przebiegu wejściowego powodują zmiany amplitudy oraz kształtu przebiegu wyjściowego. Zmiana częstotliwości przebiegu wejściowego nie ma wpływu na kształt przebiegu wyjściowego.
Układ różniczkujący jak sama nazwa wskazuje , różniczkuje przebieg wejściowy. Tutaj także , tak jak układzie całkującym , ważne jest dobranie odpowiedniej stałej czasowej RC aby układ prawidłowo wykonywał funkcję różniczkowania RYS.9. Zmiana wartości C , R2 , R1 , amplitudy i częstotliwości przebiegu wejściowego , powoduje zmiany kształtu i amplitudy przebiegu wyjściowego.
Wyszukiwarka