Politechnika Śląska w Gliwicach 

Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki 

 

 

Laboratorium Podstaw Elektroniki 

dla kierunku Automatyka i Robotyka 

 

 

Temat ćwiczenia: 

Zastosowanie wzmacniacza operacyjnego 

 

 

Ćwiczenie wykonano: 

19.04.2012r., godz. 15.00 

 

Grupa 5, sekcja 5: 

Agnieszka Ziebura 

Jacek Kałuża 

Marcin Skiba

   

 
 
 

Gliwice 2012 

 

Celem ćwiczenia było zobrazowanie charakterystyk wzmacniacza operacyjnego znajdującego 
się w różnych konfiguracjach. Ćwiczenie zostało podzielone na cztery zadania. 
 
Zadanie 1. 
Badanie wzmacniacza operacyjnego odwracającego fazę. 
Na  wejście  odwracające  („-”)  wzmacniacza  podawaliśmy  napięcie  stałe.  Wejście 
nieodwracające („+”) podłączone jest do masy. Zastosowana jest pętla ujemnego sprzężenia 
zwrotnego. 

 

Rysunek 1 

R

1

 = 5k1,         R

2

 = 10k,         R

3

 = 5k1 

 

 

Wykres 1 

-15 

-10 

-5 

0 

5 

10 

15 

-12 

-7 

-2 

3 

8 

13 

U

WY

 [V] 

U

WE

 [V] 

Charakterystyka wzmacniacza operacyjnego odwracającego 

fazę: 

Zadanie 2. 
Badanie wzmacniacza operacyjnego nieodwracającego fazy. 
Na  wejście  nieodwracające  („+”)  wzmacniacza  podawaliśmy  napięcie  stałe.  Wejście 
odwracające  („-”)  podłączone  jest  do  masy.  Zastosowana  jest  pętla  ujemnego  sprzężenia 
zwrotnego. 

 

Rysunek 2 

R

1

 = 5k1,         R

2

 = 10k,         R

3

 = 5k1 

 

 

Wykres 2 

-15 

-10 

-5 

0 

5 

10 

15 

-7 

-5 

-3 

-1 

1 

3 

5 

7 

U

WY

 [V] 

U

WE

 [V] 

Charakterystyka przejściowa wzmacniacza operacyjnego 

nieodwracajęcego fazy: 

Zadanie 3. 
Badanie  wzmacniacza  operacyjnego  będącego  w  układzie  stanowiącym  komparator  napięć  
z pętlą histerezy. 
Na  wejście  odwracające  („-”)  wzmacniacza  podawaliśmy  napięcie  stałe,  które  zmienialiśmy  
w zakresie  od -2 V do 2 V. Na wejście nieodwracające („+”) podawaliśmy stałe napięcie U

N

, 

które  w  naszym  wypadku  wynosiło  0  V.  Wyjście  połączono  z  masą  poprzez  dwie  diody 
Zenera  (jedną  spolaryzowaną  w  kierunku  zaporowym,  a  drugą  w  kierunku  przewodzenia). 
Zastosowano także dodatnią pętlę sprzężenia zwrotnego. 

 

 

Rysunek 3 

R

1

 = 5k1,         R

2

 = 10k,         R

3

 = 200k,           R

4

 = 5k1 

 

 

Wykres 3 

-7 

-5 

-3 

-1 

1 

3 

5 

7 

-2,5 

-1,5 

-0,5 

0,5 

1,5 

2,5 

U

WY

 [V] 

U

WE

 [V] 

Charakterystyka dyskryminatora napięcia z histerezą: 

Przebieg dla 
napięcia 
progowego 
UN2 

Przebieg dla 
napięcia 
progowego 
UN1 

Zadanie 4. 
Badanie wzmacniacza operacyjnego będącego w układzie stanowiącym ogranicznik napięcia 
z diodami Zenera. 
Na  wejście  odwracające  („-”)  wzmacniacza  podawaliśmy  napięcie  stałe.  Wejście 
nieodwracające  („+”)  zostało  zwarte  do  masy.  Zastosowano  pętlę  ujemnego  sprzężenia 
zwrotnego  z  równolegle  połączonymi  diodami  Zenera  (jedną  spolaryzowaną  w  kierunku 
zaporowym, a drugą w kierunku przewodzenia) i rezystorem.  

 

Rysunek 4 

R

1

 = 5k1,         R

2

 = 5k1,         R

3

 = 10k 

 

 

Wykres 4 

-6 

-4 

-2 

0 

2 

4 

6 

-15 

-10 

-5 

0 

5 

10 

15 

U

WY

 [V] 

U

WE

 [V] 

Charakterystyka ogranicznika napięcia z diodami Zenera: 

Wnioski: 

Układ  pierwszy  z  rysunku  nr  1  to  wzmacniacz  odwracający  fazę.  Wzmacnia  on  napięcie 
podane  na  wejście  odwracające  fazę.  Współczynnik  wzmocnienia  układu  oblicza  się  ze 

wzoru:       

 

 

 

 

.  Wykres  nr  1,  który  uzyskaliśmy  na  podstawie  pomiarów  wykonanych 

podczas badania wspomnianego układu, nie przechodzi przez punkt 0V (w naszym przypadku 
przechodzi  przez  punkt  -0,005V),  co  jest  związane  z  wejściowym  napięciem 
niezrównoważenia. 

Wzmacniacz  ten  na  wyjściu  nie  może  wystawić  większego  napięcia  niż  napięcie  zasilania,  
a więc od pewnego napięcia wejściowego wzmacniacz się nasyca i na wyjściu ustala się stała 
wartość bliska napięciu zasilania. Można to zaobserwować na wykresie nr 1. 

 

Układ  nr  2  to  wzmacniacz  nieodwracający  fazy  (rysunek  nr  2).  Współczynnik  wzmocnienia 

tego układu wyznacza się wzorem:        

 

 

 

 

. Również w tym przypadku możemy zauważyć 

nasycanie  się  wzmacniacza  oraz  wpływ  wejściowego  napięcia  niezrównoważenia  na 
przesunięcie charakterystyki U

WY

=f(U

WE

) (wykres nr 2). 

 

Kolejnym  układem,  który  badaliśmy  był  komparator  napięcia  z  histerezą  (rysunek  nr  3). 
Histereza  realizowana  jest  poprzez  dodanie  sprzężenia  zwrotnego.  W  zależności  od 
aktualnego  napięcia  na  wyjściu,  na  wejściu  nieodwracającym  („+”)  pojawia  się  inne  co  do 
wartości  napięcie  progowe  U

N

.  Po  przekroczeniu  tego  napięcia  na  wejściu  odwracającym 

 („-“)  zmienia  się  napięcie  na  wyjściu  na  przeciwne.  W  konsekwencji  zmienia  się  także 
napięcie  progowe  U

N

  na  wejściu  nieodwracającym  („+”),  co  prowadzi  do  pojawienia  się 

histerezy. Napięcie histerezy zależy od głębokości dodatniego sprzężenia zwrotnego, czyli od 

stosunku 

 

 

 

 

  

 

.  Napięcie  na  wyjściu  jest  ograniczone  i  jest  sumą  napięć  Zenera  

i przewodzenia diod ±(U

dz1

 + U

pdz2

), co również wpływa na napięcie histerezy. 

 

Ostatnim  z  badanych  układów  był  ogranicznik  napięcia  z  diodami  Zenera  (rysunek  nr  4). 
Dopóki napięcie na R

3

 jest mniejsze od sumy napięcia przewodzenia i napięcia Zenera diod, 

to  układ  działa  jak  zwykły  wzmacniacz  odwracający  o  wzmocnieniu   

 

 

 

 

.  Gdy  napięcie  na 

rezystorze  R

3

  osiągnie  wartość  napięcia  przewodzenia  układu  diod,  to  dalszy  wzrost 

wyjściowego  napięcia  jest  związany  z  niezerowymi  rezystancjami  dynamicznymi  diod,  co 
można zauważyć na wykresie nr 4.