Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Laboratorium podstaw elektroniki
Ćwiczenie Nr 8	Temat: Badanie wzmacniaczy operacyjnych			Zespół nr 4: Paszkowski Łukasz Pietrzyk Krzysztof Pskit Łukasz
Data wykonania ćwiczenia: 10.12.2001 r.		Data oddania sprawozdania: 17.12.2001 r.	Ocena:

Program ćwiczeń:

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie elementów wzmacniaczy operacyjnych w czterech układach: odwracającym, całkującym, różniczkującym oraz nieodwracającym, a także wyznaczenie zadanych charakterystyk i przebiegów napięcia wejściowego i wyjściowego.

Schematy układów wzmacniaczy:

1. Układ odwracający

2. Układ całkujący

3. Układ różniczkujący

4. Układ nieodwracający

Układ odwracający:

Tabele pomiarów:

k_u = F(f)

f [Hz]	U1 [V]	U2 [V]	ku [V/V]	f [Hz]	U1 [V]	U2 [V]	ku [V/V]
10	0,3	15,5	51,7	10 000	0,3	14	46,7
30	0,3	16	53,3	30 000	0,3	7	23,3
50	0,3	16,5	55	50 000	0,3	4,5	15
100	0,3	16,5	55	100 000	0,3	2,25	7,5
300	0,3	16,5	55	300 000	0,3	0,7	2,3
500	0,3	16,5	55	500 000	0,3	0,4	1,3
1 000	0,3	16,5	55	1 000 000	0,3	0,2	0,67
3 000	0,3	16	53,3	1 100 000	0,3	0,14	0,47
5 000	0,3	15,5	51,7	-	-	-	-

f [Hz]	U1 [V]	U2 [V]	ku [dB]	f [Hz]	U1 [V]	U2 [V]	ku [dB]
10	0,3	15,5	34,3	10 000	0,3	14	33,4
30	0,3	16	34,5	30 000	0,3	7	27,3
50	0,3	16,5	34,8	50 000	0,3	4,5	23,5
100	0,3	16,5	34,8	100 000	0,3	2,25	17,5
300	0,3	16,5	34,8	300 000	0,3	0,7	7,2
500	0,3	16,5	34,8	500 000	0,3	0,4	2,3
1 000	0,3	16,5	34,8	1 000 000	0,3	0,2	- 3,5
3 000	0,3	16	34,5	1 100 000	0,3	0,14	- 6,6
5 000	0,3	15,5	34,3	-	-	-	-

ϕ = F(f)

f [Hz]	t [μs]	ϕ [°]	f [Hz]	t [μs]	ϕ [°]	f [Hz]	t [μs]	ϕ [°]
10	0	180	1 000	0	180	50 000	4	252
30	0	180	3 000	10	190,8	100 000	2,5	270
50	0	180	5 000	10	198	300 000	1	288
100	0	180	10 000	8	208,8	500 000	0,7	306
300	0	180	30 000	5	234	1M	0,5	360

U₂= F(U₁) dla f = 1kHz

U1 [mV]	U2 [V]	U1 [mV]	U2 [V]	U1 [mV]	U2 [V]
18	1	72	4	270	16
28	1,5	92	5	330	18
36	2	125	7	360	20
46	2,5	180	10	410	23
54	3	220	12	440	25
64	3,5	250	14	500	27

Obliczenia:

Przyjmujemy wzmocnienie około 50 V/V oraz rezystancję R₂ = 560 kΩ i dla tych danych wyznaczamy R₁:

Stałą napięciową wyznaczamy ze stosunku napięć
np.:

Przesunięcie kątowe między napięciem wyjścia a wejścia obliczamy korzystając z przebiegów napięć uzyskanych na oscyloskopie np.:

ϕ = 180° + t ⋅ f ⋅ 360° = 180° + 10 μs ⋅ 3 kHz ⋅ 360° = 190,8°

Przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego:

1. fala sinusoidalna f = 1 kHz

2. fala prostokątna f = 1 kHz

3. fala prostokątna f = 100 kHz

Układ całkujący:

Przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego:

1. fala sinusoidalna f = 1 kHz

2. fala prostokątna f = 1 kHz

3. fala trójkątna f = 1 kHz

Układ różniczkujący:

Przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego:

1. fala sinusoidalna f = 1 kHz

2. fala prostokątna f = 1 kHz

3. fala trójkątna f = 1 kHz

Układ nieodwracający:

Przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego:

1. fala sinusoidalna f = 1 kHz

Wnioski:

Analizując charakterystykę wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w układzie odwracającym możemy zaobserwować, że zadane ok. 50-krotne wzmocnienie uzyskujemy dla częstotliwości f mniejszych od 10 000Hz. Dla wyższych częstotliwości wartość stałej napięciowej spada, a dla częstości rzędu 1 MHz możemy nawet zaobserwować osłabienie. Natomiast analizując przebiegi napięć na oscyloskopie dla tego układu widzimy, że dla f = 1kHz są one „odwrócone” natomiast dla częstotliwości f = 100kHz układ ten działa podobnie jak całkujący. Dla pozostałych trzech układów przebiegi napięć wejściowego i wyjściowego są odpowiednie do wykonywanych przez te układy operacji.

---