INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI
I AKUSTYKI
POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ
LABORATORIUM UKŁADÓW EKTRONICZNYCH
TEMAT: WZMACNIACZ OPERACYJNY.
Wyko nali
:Julita Woste
kRafał Smole
ń
1. Pomiary dla układu sumatora odwracającego
.
Badanie wpływu zmian wartości rezystancji R1, R2, Rs, na kształt, i amplitudę przebiegu wyjściowego. Oscylogramy (rys.1,2,3,4) dołączone są do sprawozdania.
Uwaga ! Wszystkie wartości napięć są wartościami międzyszczytowymi tych napię
ć
Pomiarów dokonano dla
:Uwesin= 0,3V , f=10kHz , Rg=0
( Uweprost=0,8V , f=1250Hz , Rg=0
(
R 1R 2R s[( ] Uwyjsu |
m[V ] Uwyjsi |
n[V ] Uwyjprost |
=Uwyjsum-Uwyjsi n[V ] Kprost teor |
. Kprost prak.
Ksin teor |
. Ksin prak.
|
Uwyj sum teo r[V |
k2 k20 k 1 |
0
|
3
|
79,7 |
6 1 09,7 |
6 8,7 510,7 |
6
|
5,1 |
k2 k20 k
|
5 2, |
5 2, |
53,8 |
8 3,1 39,7 |
6 8,3 36,0 |
3
2 |
k5,1 k20 k
|
9 1, |
1 7, |
99,7 |
6 9,8 83,8 |
8 3,6 78,9 |
7
2 |
k2 k10 k
|
5 1, |
5 3, |
54,8 |
8 4,3 84,8 |
8
55,3 |
7
Przy czym współczynniki sumowania K teoretyczne i praktyczne jak i napięcie wyjściowe teoretyczne liczone były ze wzorów
:
Kprost teor = Ksin teor=
Kprost prak= Ksin prak=
Uwyj sum teor= (Kprost teor Uweprost+ Ksin teor Uwesin
)
Wpływ częstotliwości sygnałów wejściowych na otrzymywane sygnały
wyjściow
Uwesin= 0,3V , f=10kHz , Rg=50Ω
Uweprost=0,8V , f=1250Hz , Rg=50Ω
R1 = 2kΩ
R2 = 2kΩ
Rs = 20kΩ
fwej sin [Hz] |
Uwyj sin [V] |
fwej prost [Hz] |
Uwyj prost [V] |
|
100 |
3 |
5 |
10 |
|
1k |
3 |
150 |
10 |
|
5k |
3 |
5k |
9,5 |
|
30k |
2,5 |
15k |
9,5 |
|
50k |
1,6 |
Przebieg już zniekształcony |
|
|
100k |
1 |
|
|
|
500k |
0,15 |
|
|
2. Pomiary dla układu całkującego.
2.1. Pomiar zależności zakresu poprawnego całkowania, od wartości stałej czasowej elementów RC. Pomiary dokonane dla sygnału prostokątnego o amplitudzie U=0,2[V].
a)
|
praktyczne |
teoretyczne |
R1=2k Rs=100k C=1.2n |
fmin=8Khz fmax =25kHz |
fmin=1,33kHz fmax =66kHz
|
b)
|
praktyczne |
teoretyczne |
R1=2k Rs=20k C=1.2n |
fmin=20kHz fmax =100kHz |
fmin=6,63kHz fmax =66kHz
|
c)
|
praktyczne |
teoretyczne |
R1=2k Rs=100k C=47n |
fmin=500Hz fmax =1,5kHz |
fmin=169Hz fmax =1,69kHz
|
f [Hz] |
Uwy [V] |
150 |
4 |
300 |
1,5 |
500 |
1,1 |
1k |
0,6 |
UWAGA: Obliczenia górnej i dolnej częstotliwości granicznej całkowania dokonano ze wzorów: (na podstawie :Z. Nosal, J. Baranowski cz. I , A. Guziński )
fmin < fcałk < fmax
fmin=
fmax=
WNIOSKI:
1. Przy pomiarach układu sumatora odwracającego dowiedliśmy praktycznej poprawności zasady jego działania. Wykazaliśmy, że sygnał wyjściowy jest rzeczywistą sumą sygnałów wejściowych. Niewielkie różnice miedzy wartościami praktycznymi, a teoretycznymi wynikły z niewielkich różnic współczynników co spowodowane było prawdopodobnie pewną tolerancją z jaką były wykonane rezystory jak również niedokładnym odczytem napięć z oscyloskopu. Badany sumator był sumatorem dwuwejściowym, ale z całą pewnością zasada działania przenosi się na układy n- wejściowe.
Układy sumatorów stosuje się szeroko w technice audio ( zarówno profesjonalnej, jak i powszechnego użytku), oraz w szeroko pojętej telekomunikacji. Dawniej stosowano je także w maszynach analogowych.
Na oscylogramach (rys1,2,3,4) widać także zależność kształtu przebiegu wyjściowego w zależności od wartości elementów R1, R2, Rs. Moduł wzmocnienia poszczególnych przebiegów składowych zależy od stosunków rezystancji Rs/Rn ( 1/Rn współczynniki dodawania), a moduł napięcia wyjściowego układu jest równy Uwyj= Rs(1/R1*U1+1/R2*U2) .
2. Przy pomiarach układu całkującego określiliśmy zakres poprawnego całkowania, w którym przebieg wyjściowy układu był niezniekształcony, i poprawny z punktu widzenia funkcji układu. Częstotliwości teoretyczne i praktyczne w niektórych przypadkach różnią się od siebie co może być spowodowane rezystancjami i pojemnościami pasożytniczymi jak również trudnością z praktycznym ustaleniem w jakich częstotliwościach układ pracuje poprawnie. Zmiana któregokolwiek z elementów tzn. R1,Rs lub C powoduje zmianę stałych czasowych , co się z tym wiąże zmianę zakresu poprawnej pracy układu. Oscylogramy (rys.5,6,7,8) obrazują wpływ częstotliwości sygnału wejściowego na kształt sygnału wyjściowego. Dołączenie rezystora Rs spowodowało ograniczenie w zakresie małych częstotliwości wzmocnienia do wartości równej -Rs/R1. Brak tego rezystora mogło spowodować, że dla małych częstotliwości impedancja pojemności C byłaby bardzo duża i wzmacniacz pozbawiony by był ujemnego sprzężenia zwrotnego. Jego wzmocnienie byłoby wówczas bardzo duże i na wyjściu mogłyby pojawić się znaczące szumy i zakłócenia.
Układy integratorów nie są tak elastyczne w zastosowaniach jak układy sumatorów, ze względu na poprawność działania w ograniczonym zakresie częstotliwości, jednak przy poprawnym projektowaniu, są także często stosowane, głównie w układach kształtowania liniowego narostu napięcia (układy odchylania, generatory piła-trójkąt ), a także jak powyżej w maszynach analogowych.
3. Z powodu braku czasu nie zdążyliśmy przebadać układu różniczkującego. wyznaczyliśmy zakres poprawności działania . Układy tego typu nie znajdują większego zastosowania jest to spowodowane z szybko malejącym wzmocnieniem WO w zakresie wielkich częstotliwości, mają one wtedy raczej cechy układu całkującego i praktycznie nie można otrzymać przy jego zastosowaniu bardzo ostrych impulsów szpilkowych drogą różniczkowania wejściowych impulsów prostokątnych. Innym powodem ograniczonego zastosowania jest uwypuklenie szumów i oscylacji, w powiązaniu z trudnością zapewnienia przepływu prąd ów wejścioch - wobec potrzeby zrealizowania wejścia przez kondensator.