Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

1 z 4 

 

Instrukcja do ćwiczenia 7 

Dział – Pomiary wielkości elektrycznych. 

Temat: Badanie wzmacniacza operacyjnego pracującego w układzie 

odwracającym. 

Cel ćwiczenia: poznanie sposobu badania wzmacniaczy. 

I. 

Wprowadzenie  

Wzmacniacz  operacyjny  jest  wielostopniowym,  scalonym  wzmacniaczem  prądu  stałego, 
mającym  dwa  wejścia  i  jedno  niesymetryczne  wyjście.  Charakteryzuje  się  go  podając 
zewnętrzne parametry, zdefiniowane jednakowo dla wszystkich rozwiązań technologicznych. 
Dzięki  temu  wzmacniacz  operacyjny  można  traktować,  jako  pojedynczy  element  układu, 
pomimo jego złożonej struktury wewnętrznej. 
Idealny wzmacniacz operacyjny powinien mieć następujące cechy: 

  Nieskończenie  wielkie  wzmocnienie  napięciowe  w  układzie  z  otwartą  pętlą 

sprzężenia  zwrotnego  K

UR

 

→ ∞ (w  rzeczywistych  układach  K

UR

 

=  10

4

÷10

6

  V/V; 

80÷130 dB). 

   Nieskończenie  szerokie  pasmo  przenoszenia  (w  rzeczywistych  układach  od  1  MHz 

do ponad 1000 MHz). 

   Nieskończenie  dużą  impedancję  wejściową  różnicową  (między  wejściami 

odwracającym  (-)  i  nieodwracającym  (+))  oraz  impedancję  wejściową  sumacyjną 
(między  jednym  z  wejść  i  masą)  —  do  50  MΩ  dla  stopni  wejściowych  
z tranzystorami bipolarnymi i do 10

4

MΩ z tranzystorami unipolarnymi. 

   Impedancję  wyjściową  równą  zera  (w  rzeczywistych  układach  średnio  kilkadziesiąt 

omów). 

  Prądy wejściowe równe zeru (w rzeczywistych układach od ułamka nanoamperów do 

kilku mikroamperów). 

  Nieskończenie 

duży 

współczynnik 

tłumienia 

sygnału 

współbieżnego  

(w rzeczywistych układach 70-120 dB). 

Wzmacniacze  operacyjne,  jako  układy  uniwersalne,  mogą  pracować  w  różnych 
konfiguracjach.  Powszechnie  jest  stosowany  układ  z  zamkniętą  pętlą  ujemnego  sprzężenia 
zwrotnego.  Sprzężenie  zwrotne  zmniejsza  nieliniowość  charakterystyk,  poszerza  pasmo 
(kosztem  wzmocnienia),  umożliwia  dobór  wzmocnienia  napięciowego,  zmniejsza 
niezrównoważenie. Podstawowe układy pracy wzmacniacza operacyjnego to jedno wejściowe 
układy: odwracający i nieodwracający oraz dwuwejściowy układ różnicowy. Możliwe są też 
inne układy realizujące różnorodne funkcje. 
 

Układ  pracy  wzmacniacza  z  wejściem  odwracającym  fazę  przedstawia  poniższy 

rysunek 7.1a. Zakładając, że rzeczywisty wzmacniacz operacyjny  ma parametry zbliżone do 
parametrów  wzmacniacza  idealnego,  można  uznać  wzmocnienie  wzmacniacza  za 
nieskończenie  duże  (K

UR

 

→ ∞ ).  Wówczas  przy  danym  napięciu  wyjściowym  Uo  napięcie 

wejściowe  różnicowe  U

IR

 

będzie  dążyło  do  zera.  Potencjały  wejść:  odwracającego  (—)  i 

nieodwracającego  (+)  będą  sobie  równe.  Jednocześnie  prąd  wejściowy  płynący  między 

 

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

2 z 4 

 

wejściami  (przez  rezystancję  wejściową  różnicową,  której  wartość  dąży  do  nieskończoności 
— rys.7.1b), jest bliski zeru.  

 

Rys. 7.1 Układ pracy wzmacniacza odwracającego. 

Prąd  ten  nie  wytwarza  spadku  napięcia  na  rezystorze  R3  i  rezystancji  R

IR

.  Stąd 

wniosek,  że  potencjał  zera  przeniesie  się  na  zacisk  wejścia  (-),  tworząc  punkt  tzw.  masy 
pozornej. Przyjęcie założenia, że prąd wejściowy wzmacniacza operacyjnego jest równy zeru 
oznacza,  że  w  układzie  odwracającym  płynie  jeden  prąd  między  wyjściem  i  wejściem. 
Uwzględniając,  że  potencjał  wejścia  (-)  wynosi  zero,  można  zapisać  wzór  na  wartość  prądu  
w układzie: 

=

= −

  

 

 

 

 (7.1) 

Wzmocnienie  układu,  definiuje  się  jako  stosunek  napięcia  wyjściowego  do  wejściowego, 
przyjmuje ono wartość: 

=

= −     

 

 

(7.2) 

Znak (-) oznacza, że wzmacniacz w tej konfiguracji odwraca fazę. Dla jednakowych wartości 
rezystancji  układu  R

1

=R

2

  otrzymuje  się  inwerter,  czyli  układ  odwracający  fazę  przy 

wzmocnieniu równym jedności. 

Rezystancja  wejściowa  wzmacniacza  odwracającego  zależy  od  rezystorów  R

1

  i  R

2

, 

tworzących  dzielnik  napięcia  dla  sygnału  wejściowego  i  sygnału  sprzężenia  zwrotnego. 
Decydujący  wpływ  ma  rezystor  R

1

  włączony  między  wejście  i  masę  pozorną.  Wpływ 

rezystora  sprzężenia  zwrotnego  R

2

  na  obwód  wejściowy  jest  zależny  od  wzmocnienia 

napięciowego wzmacniacza z otwartą pętlą K

UR

.

 

Rezystancja wejściowa R

I

 układu przyjmuje 

wartość: 

=

+

≈

 

 

 

(7.3) 

Wartość  rezystancji  R

3

  powinna  być  równa  wartości  równolegle  połączonych 

rezystorów R

1

 i R

2

, czyli: 

=

 

 

 

 

 

(7.4) 

 

Zapewnia  to  najlepszą  kompensację  wejściowego  napięcia  niezrównoważenia,  będącego 
wynikiem przepływu prądów wejściowych w rzeczywistym wzmacniaczu operacyjnym. 
 

 

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

3 z 4 

 

II.  Treść zadania. 

Mając  do  dyspozycji  wzmacniacz  operacyjny  uA741dokonaj  projektu  wzmacniacz 
odwracający  tak,  aby  jego  wzmocnienie  napięciowe  wynosiło  -6.  Dobierz  również  rezystor 
R3 

zrównoważenia 

układu. 

Zmontuj 

układ 

do 

wyznaczenia 

charakterystyki 

częstotliwościowej zaprojektowanego układu, częstotliwość zmieniaj od 100Hz do 100 kHz.  

Tok postępowania: 

1.  Zapoznaj się z treścią zadania. 
2.  Dokonaj założeń projektowych (rezystancji). 
3.  Oblicz elementy układu. 
4.  Zapisz wielkości w sprawozdaniu. 
5.  Zmontuj układ. 
6.  Dokonaj zapisu użytych mierników. 
7.  Zgłoś gotowość do wykonania pomiarów. 
8.  Wpisz uzyskane wyniki w tabelę pomiarową. 
9.  Oblicz wzmocnienie z uzyskanych pomiarów i porównaj je z założenia. 
10. Wykreśl charakterystykę K

U

=f(f). 

11. Zapisz uwagi i wnioski. 

 

III. Sprawozdanie z ćwiczenia. 

1.  Założenia projektowe. 

 

2.  Obliczenia projektowe 

 

3.  Wykaz elementów  

 

 
 

 

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/ 

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego 

Funduszu Społecznego. 

4 z 4 

 

4.  Schemat układu pomiarowego 

 

 

5.  Tabela pomiarowa  

f 

U

1

 

U

2

 

Ku 

[   ] 

[   ] 

[   ] 

[   ] 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.  Charakterystyka częstotliwościowa. 

 
 
 

7.  Uwagi i wnioski