Elektronika- Podstawowe układy pracy wzmacniaczy operacyjnych, Wydz. Elek-tryczny


Laboratorium Elektroniki

Podstawowe układy pracy wzmacniaczy operacyjnych.

1.Wstęp.

Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych układów pracy wzmacniaczy, oraz charakterystycznych parametrów wzmacniaczy operacyjnych.

2.Obliczenia projektowe.

A.Dla układu odwracającego fazę:

Przyjęto współczynnik wzmocnienia kuf = 20 rezystancje obliczono R1=1kΩ i R2=20kΩ. Rezystor R3 = 0.15Ω pominieto ponieważ bliski jest zero.

B.Dla układu nieodwracającego fazy:

Dla współczynnika kuf =21 obliczono R1=1kΩ i R2=20kΩ.

C.Dla układu całkującego:

Dla tego układu R1=100Ω, R2=10kΩ oraz C=10nF.

3.Układy pomiarowe.

A.Układ odwracający fazę sygnału.

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

B.Układ nieodwracający fazy sygnału.

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

C.Układ całkujacy

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
4.Pomiary

Odwracający

Nieodwracający

Całkujący

Zmierzona częstotliwość fgr=50kHz dla ku=20, a odczytano z wykresu fgr=20kHz.

Zmierzona częstotliwość fgr=18kHz dla ku=21, a odczytano z wykresu fgr=20kHz

Zmierzono odpowiednio częstotliwości fd=110Hz; fśr=280Hz; fg=200Hz.

5.Wnioski

Wzmacniacze operacyjne znalazły szerokie zastosowanie w układach elektronicznych. Ze względu na szeroką możliwość realizowania funkcji i wysokie parametry. Do podstawowych parametrów wzmacniacza rzeczywistego zaliczamy:

  1. wzmocnienie napięciowe różnicowe,

  2. wzmocnienie napięciowe sumacyjne,

  3. współczynnik tłumienia sygnału tłumienia,

  4. rezystancja (impedancja) sygnału sumującego,

  5. rezystancja (impedancja) wejścia różnicowego,

  6. rezystancja (impedancja) wejścia sumacyjnego,

  7. rezystancja (impedancja) wyjściowa,

  8. wejściowy prąd polaryzacji,

  9. wejściowe napięcie niezrównoważenia,

  10. wejściowe prąd niezrównoważenia,

  11. dryfty: temperaturowy i czasowy napięcia wejściowego i pradu niezrównoważenia,

  12. szerokość pasma częstotliwości,

  13. parametry odpowiedzi na skok: czas narastania, szybkość narastania przeregulowanie.

Pierwszym badanym układem był wzmacniacz odwracający, w którym przy dużej rezystancji wejściowej oraz zerowej rezystancji wyjściowej prąd płynący przez rezystor R1 równy jest prądowi płynącemu przez R2. Wzmocnienie zależy tylko od rezystancji występujących w obwodzie sprzężenia zwrotnego. Znak minus informuje nas, że napięcie wyjściowe ma fazę przeciwną stosunku do wejściowego. Punkt połączenia R1 z R2 nazywamy masą pozorną. Rezystancja wyjściowa wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym nie przekracza 1Ω. Pasmo przenoszenia układu ograniczone jest częstotliwościami granicznymi. Częstotliwość graniczna dolna wynosi 0, a górna 50kHz dla wzmocnienia 20.Jest to układ o własnościach filtru dolnoprzepustowego.

W układzie nieodwracającym sygnał wejściowy doprowadza się do wejścia nieodwracającego wzmacniacza. Wzmocnienie jest większe od odwracającego o 1. Rezystancja wyjścia jest taka sama, natomiast wejściowa rzędu 1010÷1013Ω.Wstawiając R1 o bardzo dużej wartości otrzymujemy wtórnik napięciowy, a wzmocnienie równe jest jedności. Rezystancję R3 dobieramy tak, aby równa była rezystancji wewnętrznej źródła sygnału. Inwenter otrzymujemy gdy R1=R2. Częstotliwość graniczna dolna dla wzmocnienia 21 wynosi 18kHz, a górna równa ∝.

Wzmacniacz całkujący otrzymuje się włączając w obwód sprzężenia zwrotnego kondensator, a na wejście rezystor. Charakterystyka amplitudowa wzmacniacza idealnego układu całkującego maleje monotonicznie z szybkością 20dB/dek. W rzeczywistym układzie całkującym charakterystyka nakłada się na charakterystykę wzmacniacza operacyjnego. Całkowanie odbywa się w przedziale częstotliwości fd<fsr<fg. W zakresie małych częstotliwości f<fd powstają błędy całkowania związane skończoną wartością wzmocnienia wzmacniacza, a w zakresie dużych częstotliwości fg<f z ograniczenia pasma przenoszenia. Inna przyczyną błędów są weściowy prąd polaryzacji oraz wejściowe napięcie niezrównoważenia. Zwiększając liczbę wejść w układzie uzyskuje się integrator sumujący.

R2

R1

R2

R1

C

R2

R1



Wyszukiwarka