INFORMATYKA semestr 3
Laboratorium Układów Elektronicznych
Wzmacniacze operacyjne
Numer grupy dziekańskiej: 6
Numer sekcji: 7
Autor sprawozdania: Janusz Podstawny
Data wykonania ćwiczenia: Wtorek, 15.30, 11 Grudzień
Skład sekcji:
Obecni podczas ćwiczenia:
Konrad Malewski
Sebastian Gruszka
Janusz Podstawny
Pomiar napięcia niezrównoważenia UIO.
Schemat pomiarowy układu jest następujący:
Pomiar z rozwartym kluczem Uo = 0,9 mV
Pomiar ze zwartym kluczem Uo = 72,7 mV
Uo = kUd * UIO
Ponieważ wzmocnienie układu z rozwartym kluczem wynosi:
wartość UIO jest równa:
UIO = 909 μV
W przypadku układu ze zwartym kluczem wzmocnienie wynosi:
wiec UIO ma wartość:
UIO = 727 μV
Pomiar prądów polaryzacji.
Pierwszy układ pomiarowy:
Napięcie na woltomierzu wynosiło U01 = 59,5 mV.
Drugi układ pomiarowy:
Napięcie na woltomierzu wynosiło U02 = -66,8 mV.
Trzeci układ pomiarowy:
Napięcie na woltomierzu wynosiło U03 = -7,3 mV.
Wartości prądów IIB1 i IIB1obliczamy korzystając ze wzorów:
i
W naszym przypadku:
IIB1 = 59,5 nA
IIB2 = 66,8 nA
Prąd polaryzacji wejścia to:
zatem
IIB = 63,15 nA.
Korzystając z wartości napięcia U03 na woltomierzu w trzecim układzie pomiarowym można obliczyć wejściowy prąd niezrónoważenia:
IIO = -7,3 nA
Pomiar współczynnika tłumienia.
Układ pomiarowy:
Wartości napięcia wyjściowego Uo na wzmacniaczu w zależności od napięcia współbieżnego UCC:
Uo = 18,1 mV dla U1 = 7,12 V
Uo = 17,6 mV dla U2 = 2,28 V
Uo = 17,4 mV dla zwarcia do masy
Uo = 17,1 mV dla U3 = -2,25 V
Uo = 14,8 mV dla U4 = -7,04 V
Współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego obliczyliśmy ze wzoru:
Ten sam współczynnik wyrażony w decybelach:
Z wypisanych powyżej napięć otrzymaliśmy 4 pary zmian napięć:
∆Uo = 0,5 mV i ∆UC = 4,84 V
∆Uo = 0,2 mV i ∆UC = 2,28 V
∆Uo = 0,3 mV i ∆UC = 2,25 V
∆Uo = 2,3 mV i ∆UC = 4,79 V
dla których współczynniki tłumienia sygnału wpółbieżnego w zapisie normalnym i decybelowym wynoszą:
CMRR = 968000 i CMRR[dB] = 119,72 dB
CMRR = 1140000 i CMRR[dB] = 121,14 dB
CMRR = 750000 i CMRR[dB] = 117,5 dB
CMRR = 208260 i CMRR[dB] = 106,37 dB
Badanie pasma przenoszenia
Układ pomiarowy:
Dla małego sygnału:
Czas narastania dla impulsu prostokątnego: 1,25 μs
Przewyższenie: 8 mV
Wysokość impulsu: 22 mV
Szybkość narastania napięcia na wyjściu wynosiła:
SR = 0,0176
Dla dużego sygnału:
Czas narastania: 3,1 V w 12 μs
Szybkość narastania napięcia na wyjściu wynosiła:
SR = 0,25
Dla sygnału sinusoidalnego, zaobserwowana maksymalna częstotliwość, dla której sygnał jest jeszcze sinusoidą wynosiła około 50kHz.
Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej.
Układ pomiarowy:
Dla ustawionych częstotliwości zmierzyliśmy podane niżej napięcia:
Częstotliwość [Hz] |
Napięcie wejściowe [mV] |
Napięcie wyjściowe [V] |
40 |
ok. 0,5 |
16 |
1000 |
16 |
15,5 |
10000 |
150 |
15 |
Dla tych częstotliwości wzmocnienia wynosiły:
Częstotliwość [Hz] |
KUd |
20log kUd [dB] |
40 |
32000 |
110,1 |
1000 |
968,75 |
59,72 |
10000 |
100 |
40 |
Wnioski
W takcie dokonywania pomiarów napięć niezrównoważenia zaobserwowaliśmy że dla układu ze zwartym kluczem UIO = 909 μV i rozwartym kluczem UIO = 727 μV maja rożne wartości
oznacza ze istnieją prądy zerowe i wpływają na pomiary.
Porównanie wartości otrzymanych przez nas parametrów do wartości tablicowych dla zwykłego wzmacniacza operacyjnego:
wejściowe napięcie niezrównoważenia: pomiar UIO = 909 μV i UIO = 727 μV; typowa wartość UIO=1 mV
współczynnik CMRR: zmierzone dla czterech różnych wartości sygnału współbieżnego:
CMRR1 = 119,72 dB; CMRR2 = 121,14 dB; CMRR3 = 117,5 dB; CMRR4=106,37 dB;
Dane katalogowe: minimalna wartość CMRR ~ 70 dB; typowa wartość CMRR = 90 dB
częstotliwość graniczna: fg = 50 kHz