Laboratorium elektroniki

Sprawozdanie z ćwiczenia: Wzmacniacze

operacyjne

Artur Błaszczyk

Szymon Kuśmierczyk

Michał Łukasiak

Damian Rupar

1.

Wstęp

Wzmacniacze operacyjne to analogowe układy służące do wzmacniania sygnałów.

W obwodach podłączane są one przeważnie wraz z zewnętrznym obwodem ujem-
nego sprzężenia zwrotnego, który w głównej mierze decyduje o właciwościach całego
układu. Najprostszy schemat zastępczy wzmacniacza operacyjnego przedstawiono
na rysunku 1.

Rysunek 1.: Uproszczony schemat zastępczy wzmacniacza operacyjnego

Porównanie parametrów idealnego oraz rzeczywistego wzmacniacza operacyjnego

(na przykładzie układu µA 741):

Parametr

Wzmacniacz

idealny

Wzmacniacz

µA 741

Rezystancja wejściowa R

in

+∞

1 MΩ

Rezystancja wyjściowa R

out

0

75 Ω

Wzmocnienie różnicowe K

u

+∞

2 · 10

6

Szybkość narastania napięcia

wyjściowego

0

0.5

V

µS

Częstotliwość odcięcia f

T

+∞

1 MHz

Dryft temperaturowy

0

7

µV

K

1

2.

Przebieg laboratorium

Pierwszym krokiem wykonanym podczas laboratorium było zidentyfikowanie znaku

wejścia wzmacniacza operacyjnego, do czego wykorzystaliśmy układ zbudowany we-
dług schematu umieszczonego na rysunku 2.

Rysunek 2.: Schemat zbudowanego obwodu

Zaobserwowaliśmy, że sygnał wyjściowy U

out

oraz wejściowy U

in

róznią się zna-

kami, z czego mogliśmy wywnioskować, że sygnał wejściowy został podłączony do
wejścia odwracającego fazę.

Wzmocnienie K

u

wzmacniacza podłączonego w ten sposób (nazywanego wzmac-

niaczem różnicowym) wynosi:

K

u

= −

R

1

R

2

.

Następnym doświadczeniem było zbudowanie układu, który miał na celu zreali-

zowanie 10-krotnego wzmocnienia sygnału wejściowego bez zmiany fazy sygnału. W
tym celu zbudowaliśmy układ zgodnie ze schematem umieszczonym na rysunku 3.

Rysunek 3.: Schemat zbudowanego obwodu (R

1

= 1 Ω, R

2

= 0.1 Ω)

Następnie przy pomocy potencjometru zmienialiśmy napięcie wejściowe U

in

oraz

odczytywaliśmy napięcie wyjściowe U

out

w celu wykreślenia charakterystyki zbudo-

wanego układu (rys. 4.).

2

−10

−8

−6

−4

−2

0

2

4

6

8

10

−10

−5

0

5

10

14.33

−13

U

in

U

out

Rysunek 4.: Charakterystyka U

out

(U

in

) dla badanego układu

3.

Wnioski

Wzmacniacze operacyjne zapewniają stabilne wzmocnienie w zakresie niskich czę-

stotliwości (tj. dla sygnałów wolnozmiennych), co stanowi ich główną zaletę w po-
równaniu z wzmacniaczami cyfrowymi.

Maksymalne napięcie wyjściowe U

out

dla wzmacniacza operacyjnego jest ogra-

niczone – nie może przyjmować nieskończonych wartości (przy czym maksymalna
wartość może różnić się dla sygnałów o różnych znakach).

3