LABOLATORIUM Z

ELEKTRONIKI

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

W GLIWICACH

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

BADANIE UKŁADÓW

PRZEKSZTAŁCAJĄCYCH

Grupa I

SEKCJA 3

MOSKAL Piotr

OBERDAK Dariusz

WŁADARZ Krystian

WYPIOR Adam

Cel ćwiczenia:

W ćwiczeniu tym będziemy zajmować się układami ograniczającymi jednostronnie ,dwustronnie, oraz układami całkującymi i różniczkującymi.

Przez układy przekształcające rozumiemy przetworniki ,które zmieniają kształt przebiegu

czasowego sygnału x(t) na y(t).

Układ pomiarowy:

Na wejściu wszystkich układów statycznych podane zostało napięcie przemienne o przebiegu trapezowym o amplitudzie 11.75 [V].

Układ nr 1: ogranicznik diodowy z diodą Zenera. Ograniczenie jednostronne.

Na wyjściu otrzymano przebieg;

Napięcie międzyszczytowe : 4,8 V

Układ nr 2: ogranicznik diodowy z dwiema diodami Zenera. Ograniczenie dwustronne.

Na wyjściu otrzymano przebieg;

Napięcie międzyszczytowe : 1,5 V

Układ 3 z jedną diodą prostowniczą ograniczenie jednostronne.

Na wyjściu otrzymano przebieg;

Napięcie międzyszczytowe : 17,5 V

Układ 4 z dwiema diodami prostowniczymi i regulowanymi rezystancjami.

Na wyjściu otrzymano przebieg;

Dla R1 = max i R2 = max

Dla R1 = min i R2 = min

Układ 5. Układ całkujący:

Na wejście układu podajemy napięcie o przebiegu prostokątnym i o zmiennej częstotliwości którą tak regulujemy aby na wyjściu napięcie miało przebieg trójkątny czyli scałkowany.

R = 1000 Ω C = 0,1 μF

Układy całkujące pracują prawidłowo ,gdy zmiany sygnału wejściowego zachodzą z częstotliwością mniejszą niż 1/τ τ=R*C 1/RC = 10 000

Idealny trójkąt otrzymaliśmy przy częstotliwości f = 10 kHz.

Przebieg wejściowy:

Przebieg wyjściowy :

Układ 6. Układ różniczkujący:

Rzeczywisty układ różniczkujący powinien spełniać warunek s*τ<<1

Przy prawidłowym różniczkowaniu na wyjściu powinniśmy otrzymać impuls

Diraca.

τ =1*10^-4 ⇒ 2πf * τ=0,044 ⇒ 2πf * τ*<<1

R = 1000 Ω C = 0,1 μF

W powyższym układzie impuls Diraca wystąpił przy f = 100 Hz.

Przebieg wejściowy:

Przebieg wyjściowy:

Układ 7. Układ całkujący na wzmacniaczu operacyjnym:

Układ ten pracuje jako całkujący przy częstotliwościach większych od wartości f=1/2πR2C1

Częstotliwość fali prostokątnej powinna być co najmniej o rząd większa od tej częstotliwości.

W naszym przypadku f= 1/ 2*3,14* 10kΩ*0,1μF=160 Hz

Na wyjściu uzyskaliśmy idealny przebieg trójkątny przy częstotliwości f=1,5kHz

Przebieg wejściowy:

Przebieg wyjściowy :

Układ 8. Układ różniczkujący na wzmacniaczu operacyjnym:

W tym układzie na wyjściu otrzymaliśmy skok napięcia (impuls Diraca) przy częstotliwości f=200 Hz . Rezystor R=270Ω oraz kondensator w pętli sprzężenia zwrotnego ograniczają wzmocnienie przy dużych częstotliwościach powoduje to większą stabilność pracy.

Przebieg wejściowy:

Przebieg wyjściowy:

3 Wnioski

Badane układy diodowe „obcinały” amplitudy przebiegu wejściowego powyżej pewnej wartości napięcia czyli pełniły funkcję ogranicznika napięcia.

Rezystancja w połączeniu szeregowym z diodą powoduje zmianę amplitudy. Ze wzrostem rezystancji rośnie amplituda, a ze zmniejszaniem rezystancji amplituda maleje.

Zmiany rezystancji nie mają wpływu na okres przebiegu.

Określenie dokładnego zakresu poprawnego całkowania i różniczkowania

jest pojęciem względnym ponieważ nie można jednoznacznie określić czy przebieg obserwowany na oscyloskopie jest jeszcze trójkątny czy też nie.

W układzie całkującym można określić dokładnie jedną granicę częstotliwości przy której całkowanie odbywa się poprawnie. W zwykłym układzie całkującym jest to górna granica, a w układzie na wzmacniaczu operacyjnym jest to dolna granica.

W układzie różniczkującym warunek konieczny był spełniony, lecz nie była to konkretna wartość częstotliwości.

Układ całkujący na wzmacniaczu operacyjnym działa poprawnie dla wyższych częstotliwości niż zwykły układ całkujący.

Układ różniczkujący na wzmacniaczu operacyjnym działał również na wyższej częstotliwości.

---