Układ pomiarowy wzmacniacza operacyjnego:
Politechnika Radomska Wydział Transportu |
LABORATORIUM Układy Elektroniczne
|
Data: |
|||
Imię i Nazwisko:
|
Grupa:
|
Zespół: |
Rok akademicki
|
||
Nr ćwiczenia: 1 |
Temat: Badanie wzmacniacza operacyjnego.
|
Ocena i podpis: |
|||
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem i własno-ściami wzmacniacza operacyjnego.
Przebieg ćwiczenia:
Układ pomiarowy wzmacniacza operacyjnego:
Przed przystąpieniem do pomiarów należało zrównoważyć wzmacniacz
Wyznaczenie charakterystyki przejściowej wzmacniacza:
Tabela pomiarowa:
dla k=10.
Uwe[V] |
0,17 |
0,3 |
0,5 |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
Uwy[V] |
1,7 |
3,0 |
5,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
7,8 |
8,5 |
9,0 |
9,5 |
10,0 |
10,2 |
Charakterystyka przejściowa Uwy = f (Uwe)
Tabela pomiarowa:
dla k=1.
Uwe[V] |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,7 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,5 |
Uwy[V] |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,7 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,5 |
Charakterystyka przejściowa Uwy = f (Uwe)
Tabela pomiarowa:
dla k=0,1.
Uwe[V] |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,7 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,6 |
Uwy[mV] |
10 |
20 |
40 |
60 |
70 |
100 |
110 |
120 |
130 |
160 |
Charakterystyka przejściowa Uwy = f (Uwe)
Wyznaczenie charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza:
a). Układ bez inercji (bez kondensatora CF).
dla k=0,1.
Tabela pomiarowa:
f [kHz] |
1 |
10 |
100 |
160 |
200 |
300 |
Uwe=1V |
Uwy [V] |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
f [kHz] |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
Uwy [V] |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
Charakterystyka częstotliwościowa Uwy = f (f) przy Uwe = 1V = const.
Charakterystyka częstotliwościowa ku = f (f) przy Uwe = 1V = const.
dla k=1.
Tabela pomiarowa:
f [kHz] |
1 |
10 |
100 |
160 |
200 |
300 |
400 |
Uwe=1V |
Uwy [V] |
1 |
1 |
1 |
0,91 |
0,881 |
0,728 |
0,586 |
|
f [kHz] |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
|
Uwy [V] |
0,476 |
0,426 |
0,346 |
0,326 |
0,296 |
0,246 |
0,224 |
|
Charakterystyka częstotliwościowa Uwy = f (f) przy Uwe = 1V = const.
Charakterystyka częstotliwościowa ku = f (f)
dla k = 10.
Tabela pomiarowa:
F [kHz] |
1 |
10 |
11 |
20 |
30 |
40 |
Uwe=1V |
Uwy [V] |
10 |
10 |
9,3 |
8 |
6,4 |
5,4 |
|
F [kHz] |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
Uwy [V] |
4,58 |
4,2 |
3,6 |
3,3 |
3 |
2,8 |
|
Charakterystyka częstotliwościowa Uwy = f (f) przy Uwe = 1V = const.
Charakterystyka częstotliwościowa ku = f (f)
b). Układ z inercją (z kondensatorem CF).
dla k=0,1.
Tabela pomiarowa:
f [kHz] |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,9 |
1,2 |
Uwe=1V |
Uwy [V] |
0,1 |
0,097 |
0,093 |
0,091 |
0,087 |
0,079 |
|
f [kHz] |
1,6 |
2 |
3 |
4 |
6 |
8 |
|
Uwy [V] |
0,071 |
0,064 |
0,05 |
0,042 |
0,031 |
0,026 |
|
Charakterystyka częstotliwościowa Uwy = f (f) przy Uwe = 1V = const.
Charakterystyka częstotliwościowa ku = f (f)
dla k=1.
Tabela pomiarowa:
f [kHz] |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,8 |
1 |
2 |
Uwe=1V |
Uwy [V] |
1 |
0,95 |
0,92 |
0,88 |
0,83 |
0,66 |
|
f [kHz] |
3 |
4 |
6 |
8 |
10 |
11 |
|
Uwy [V] |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,25 |
0,2 |
0,18 |
|
Charakterystyka częstotliwościowa Uwy = f (f) przy Uwe = 1V = const.
Charakterystyka częstotliwościowa ku = f (f)
dla k=10.
Tabela pomiarowa:
f [kHz] |
0,1 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
1 |
Uwe=1V |
Uwy [V] |
10 |
9,73 |
9,5 |
9,3 |
8,9 |
8,7 |
8,5 |
|
f [kHz] |
1,5 |
2 |
2,6 |
3 |
4 |
6 |
10 |
|
Uwy [V] |
7,03 |
6,33 |
5,3 |
5 |
4,2 |
3,02 |
2,1 |
|
Charakterystyka częstotliwościowa Uwy = f (f) przy Uwe = 1V = const.
Charakterystyka częstotliwościowa ku = f (f)
Wyznaczenie charakterystyki dynamicznej wzmacniacza (odpowiedź skokowa):
dla k = 1.
Wnioski i spostrzeżenia:
Wyznaczając charakterystykę przejściową Uwy = f (Uwe), zauważyliśmy, że wraz ze wzrostem wzmocnienia k charakterystyka ta ulega zakrzywieniu (dla k = 0,1;1 jest ona liniowa, zaś dla k = 10 uległa ona zakrzywieniu).
Wyznaczając charakterystyki częstotliwościowe zauważyliśmy, że wartość wzmocnienia k wzmacniacza operacyjnego jest stała, lecz w określonym paśmie częstotliwości.
Pasmo częstotliwości jest tym szersze im mniejsze jest wzmocnienie k. Dla k = 0,1 ( -20dB ) przenoszone są częstotliwości rzędu MHz, dla k = 1 ( 0dB ) pasmo to zawiera się w przedziale f ∈ (0;125)kHz, zaś dla k = 10 ( +20dB ) pasmo to jest wąskie f ∈ (0;12,5)kHz.
Włączenie w tor sprzężenia zwrotnego kondensatora CF powoduje zmniejsze-nie pasma częstotliwości, ponieważ powstaje nam wtedy zamodelowany na wzmacniaczu operacyjnym człon inercyjny I rzędu o transmitancji operatoro-wej 
. Teoretycznie wiadomo, że dla częstotliwości mniejszych od 
wzmocnienie k jest stałe, zaś dla częstotliwości większych od 
występuje tłumienie wzmocnienia o 20dB/dek.
Zauważyliśmy także, że dla układu z inercją pasmo przenoszenia jest stałe {f ∈(0;1,6)kHz} dla wzmocnienia 0,1; 1; 10.
Wzmacniacz rzeczywisty ma ograniczoną wartość wzmocnienia i pasmo przenoszenia.
Uwy [V]
Uwe [V]
k = 10
Uwe [V]
Uwy [V]
Uwy [V]
Uwe [V]
k = 1
k = 0,1
f [kHz]
Uwy [V]
k = 0.1 przy
Uwe = 1V = const
f [kHz]
Uwy [V]
k = 1 przy
Uwe = 1V = const
f [kHz]
Uwy [V]
k = 10 przy
Uwe = 1V = const.
f [kHz]
Uwy [V]
k = 0.1 przy
Uwe = 1V = const
Uwy [V]
f [kHz]
k = 1 przy
Uwe = 1V = const
k = 10 przy
Uwe = 1V = const.
f [kHz]
Uwy [V]
273 mV
Uwe
Uwy
237mV
189,6mV
ΔT = 202μs
0.9⋅237 = 213,3mV
0.1⋅237 = 23,7mV
f ∈ (0;1000)kHz
k [dB]
f [Hz]
33Ω
f ∈ (0;125)kHz
f [Hz]
3,3k
33k
R6
-20dB
f ∈ (0;1,6)kHz
Δk = 3dB
f [Hz]
k [dB]
R5
R4
We
+ −
+ E
- E
równoważenie
Wy
+
-
ULY 7741
+ E
180k
-20dB
f ∈(0;12,5)kHz
Δk = 3dB
f [Hz]
k [dB]
k [dB]
f ∈(0;1,6)kHz
Δk =3dB
f [Hz]
k [dB]
f [kHz]
f ∈(0;1,6)kHz
Δk =3dB
-20dB
k [dB]
3,3k
330Ω
R3
We
3,3k
R2
33k
R1
28nF
110pF