ZESPÓA
SZKÓA
ELEKTRONICZNO-ELEKTRYCZNYCH
W KOSZALINIE
Instrukcja do ćwiczenia
Temat ćwiczenia:
Badanie wzmacniacza operacyjnego
Koszalin, rok szk. 2002/2003
Badanie wzmacniacza operacyjnego.
2
1. Pomiary wzmacniacza odwracajÄ…cego
1.1. Pomiar wzmocnienia napięciowego Kuo wzmacniacza odwracającego
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
Rysunek 1. Układ pomiarowy wzmocnienia napięciowego wzmacniacza odwracającego Kuo.
Rysunek 2. Układ połączeń w module KL 23002.
Zmierzyć wzmocnienie napięciowe Kuo wzmacniacza odwracającego dla trzech różnych wartości
ujemnego sprzężenia zwrotnego. Dane pomiarowe podane są w tabeli poniżej. W sprawozdaniu po-
równać wyniki pomiarów z obliczonymi wartościami wzmocnienia Kur(obl). Sinusoidalny sygnał wej-
ściowy z generatora funkcyjnego należy włączyć między  masę i punkt TP1 modułu KL 23002.
wy R
2
Kuo = U îÅ‚V Å‚Å‚ Kur(obl) =
ïÅ‚V śł
U ðÅ‚ ûÅ‚ R
we 1
Instrukcja do ćwiczenia.
3
R1 R2
1 k&! U1 [mV] 3000 Kuo Kuo(obl)
1 k&!
100 k&! U2 [mV] 30 Kuo Kuo(obl)
10 k&! 100 k&! U2 [mV] 300 Kuo Kuo(obl)
1.2. Pomiar pasma przenoszenia wzmacniacza odwracajÄ…cego
Dla dwóch par rezystorów R1 i R2 wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza odwracającego.
W sprawozdaniu wykonać wykres charakterystyki częstotliwościowej i na jego podstawie określić
górną częstotliwość graniczną. Należy pamiętać o logarytmicznej skali na osi częstotliwości. Wyniki
zanotować w tabelce poniżej. Na wejście podać sygnał sinusoidalny o poziomie Uwe = 30 mV.
R1 = 1k&!
f [kHz] 1 5 10 50 100 300 600 1000 2000 3000 4000 5000 6000
R2 =1 k&!
Uwy [V]
R1 = 1k&!
f [kHz] 1 5 10 50 100 300 600 1000 2000 3000 4000 5000 6000
R2 =100 k&!
Uwy [V]
Rysunek 3. Przykład wyznaczania pasma przenoszenia wzmacniacza.
1.3. Pomiar rezystancji wejściowej Rwe wzmacniacza odwracającego
Do pomiaru rezystancji wejściowej zbudować układ jak na rysunku poniżej.
Badanie wzmacniacza operacyjnego.
4
Rysunek 4. Układ do pomiaru rezystancji wejściowej wzmacniacza odwracającego.
Na wejście wzmacniacza podać sygnał sinusoidalny o wartości U1 = 30 mV. Miernikiem V645
jako mikroamperomierz (włączony zamiast zwory wejściowej) zmierzyć prąd wejściowy i wyznaczyć
z prawa Ohma rezystancję wejściową. R1 = 1 k&!, R2 = 100 k&!.
U
we
Rwe =
I
we
1.4. Pomiar rezystancji wyjściowej Rwy wzmacniacza odwracającego
Do pomiaru rezystancji wyjściowej zbudować poniższy układ pomiarowy.
Rysunek 5. Układ do pomiaru rezystancji wyjściowej Rwy wzmacniacza odwracającego.
Na wejście wzmacniacza podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości 1 kHz i o takim poziomie,
aby na wyjściu wzmacniacza uzyskać sygnał U2 = 2V bez obciążenia Rd = " . Następnie do wyjścia
wzmacniacza dołączyć opornicę dekadową Rd. Na opornicy ustawić taką wartość rezystancji, aby na
wyjściu napięcie U2 zmalało do połowy tzn. do 1V. W takim przypadku wartość rezystancji ustawio-
nej na opornicy Rd jest równa rezystancji wyjściowej wzmacniacza. Pomiaru rezystancji wyjściowej
dokonać dla różnych wartości rezystorów R1 i R2.
Wyniki zanotować w tabelce:
R1= 1 k&!
[&!]
Rwy
R2=100 k&!
R1= 10 k&!
[&!]
Rwy
R2=100 k&!
Instrukcja do ćwiczenia.
5
2. Pomiary wzmacniacza nieodwracajÄ…cego
Aby zbudować wzmacniacz nieodwracający należy dokonać połączeń na panelu KL 23002 jak na
rysunku poniżej.
Rysunek 6.Układ połączeń w module KL 23002.
2.1. Pomiar wzmocnienia napięciowego Kun wzmacniacza nieodwracającego
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
R2
R1
_
TL 072
+
U2
V2
G U1
V1
Rysunek 7. Układ pomiarowy do pomiaru wzmocnienia napięciowego wzmacniacza nieodwraca-
jÄ…cego.
Na wejście wzmacniacza podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości 1kHz i o wartości napięcia
U1 podanej w tabeli. Wyznaczyć wzmocnienie napięciowe Kun dla dwóch wartości pary rezystorów R1
i R2.
Wzmocnienie wyznaczyć z zależności:
Badanie wzmacniacza operacyjnego.
6
2
Kun = U
U
1
Wyniki pomiarów porównać z obliczeniami:
+
R R
1 2
Kun =
R
1
Wyniki przedstawić w tabelce.
R1 = 1 k&! R1 = 4,7 k&!
R2 =100 k&! R2 = 47 k&!
U1 [mV] 30 100
U2 [mV]
Kun [V/V]
Kun (obl.) [V/V]
2.2. Pomiar pasma przenoszenia wzmacniacza nieodwracajÄ…cego
Dla dwóch par rezystorów R1 i R2 wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza nieodwracające-
go. W sprawozdaniu wykonać wykres charakterystyki częstotliwościowej i na jego podstawie okre-
ślić górną częstotliwość graniczną. Należy pamiętać o logarytmicznej skali na osi częstotliwości.
Wyniki zanotować w tabelce poniżej. Na wejście podać sygnał sinusoidalny o poziomie U1 = 30 mV.
R1 = 1 k&!
f [kHz] 1 5 10 50 100 300 600 1000 2000 3000 4000 5000 6000
R2 =100 k&!
U2 [V]
R1 = 4,7 k&!
f [kHz] 1 5 10 50 100 300 600 1000 2000 3000 4000 5000 6000
R2 =47 k&!
U2 [V]
Instrukcja do ćwiczenia.
7
2.3. Pomiar rezystancji wejściowej Rwe wzmacniacza nieodwracającego
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
R2
R1
_
TL 072
µA
+
G U1
V1
Rysunek 8. Układ do pomiaru rezystancji wejściowej wzmacniacza nieodwracającego.
Pomiaru rezystancji wejściowej dokonujemy metodą techniczną przez pomiar napięcia i prądu
wejściowego. Rezystancję wejściową należy obliczyć z prawa Ohma.
Na wejście wzmacniacza nieodwracającego należy podać sygnał sinusoidalny z generatora funk-
cyjnego o częstotliwości 1 kHz i napięciu U1 = 30 mV. Do pomiaru prądu wejściowego Iwe używamy
miliamperomierza w multimetrze V640 włączonego szeregowo między generator, a wejście wzmac-
niacza.
Pomiaru należy dokonać dla dwóch różnych wartości ujemnego sprzężenia zwrotnego jak poda-
no w tabelce poniżej:
U1 Iwe Rwe
R1 = 1 k&!
R2 =100 k&! 30 mV
R1 = 4,7 k&!
R2 = 47 k&! 30 mV
Badanie wzmacniacza operacyjnego.
8
3. Pomiar wtórnika napięciowego
3.1. Pomiar wzmocnienia napięciowego Ku wtórnika napięciowego
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej. W module KL 23002 za pomocą przewodu
zewrzeć wyjście z wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego.
Rysunek 9. Układ do pomiaru wzmocnienia napięciowego wtórnika napięciowego.
Na wejście wtórnika napięciowego podać sygnał o częstotliwości f = 1kHz i o poziomie U1 = 1V.
Zmierzyć napięcie wyjściowe U2. Wzmocnienie wyznaczyć ze wzoru:
2
=U îÅ‚V Å‚Å‚ ......................... k&!
K
u
ïÅ‚V śł
U ðÅ‚ ûÅ‚
1
3.2. Pomiar pasma przenoszenia wtórnika napięciowego
Na wejście układu podać sygnał sinusoidalny o napięciu U1 =2V. Zmieniać częstotliwość sygna-
łu w zakresie od 1 kHz do 10 MHz i jednocześnie mierzyć napięcie wyjściowe U2. Wyniki zanotować
w tabelce i sporządzić wykres U2 = f (f). Na podstawie wykresu wyznaczyć (jeśli to możliwe) górną
częstotliwość graniczną. (na osi częstotliwości zastosować podziałkę logarytmiczną).
f [kHz] 1 10 100 300 600 1 MHz 2 MHz 4 MHz 6 MHz 8 MHz 10 MHz
U2 [V]
3.3. Pomiar rezystancji wejściowej Rwe wtórnika napięciowego
Na wejście układu podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości f =1kHz i poziomie U1= 2V. Mul-
timetrem V640 zmierzyć prąd wejściowy I1. Wyznaczyć rezystancję wejściową według wzoru:
U
1
Rwe = [Å›&!]
I
1
Rwe =...................[M&!]
Instrukcja do ćwiczenia.
9
3.4. Pomiar rezystancji wyjściowej Rwy wtórnika napięciowego
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
_
TL 072
+
U2
V2 Rd
G U1
V1
Rysunek 10. Układ do pomiaru rezystancji wyjściowej wtórnika napięciowego.
Na wejście podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości f =1kHz i poziomie takim, aby na wyjściu
uzyskać napięcie U2 = 2V bez obciążenia (rezystor dekadowy Rd  odłączony). Następnie dołączyć do
wyjścia rezystor dekadowy Rd o takiej rezystancji, aby napięcie wyjściowe U2 zmalało do połowy
wartości pierwotnej tzn. do 1V. Wartość rezystancji wyjściowej Rwy odczytać z nastawień na rezysto-
rze dekadowym Rd. Wynik zanotować w protokole pomiarów.
Rwy =..............[&!]
W sprawozdaniu porównać parametry wszystkich badanych układów.