PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI
Laboratorium Techniki Pomiarów   Ćwiczenie nr 11 Temat: Pomiar parametrów wzmacniaczy operacyjnych.
Rok akademicki:  2005/2006 Studia dzienne   Nr grupy:1b	Wykonał: Łukasz Baumgart	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				Ocena:
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia:

Celem naszego ćwiczenia był: pomiar wejścowego napięcia niezrównoważenia, pomiar napięciowego wzmocnienia różnicowego, pomiar współczynnika tłumienia sygnału wspólnego oraz pomiar wejściowego prądu polaryzacji.

2. Wstęp teoretyczny:

Idealny wzmacniacz operacyjny jest źródłem napięciowym sterowanym napięciowo. Charakteryzuje się on nieskończenie dużym napięciowym wzmocnieniem różnicowym przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego, nieskończenie dużą impedancją wejściową i zerową impedancją wyjściową, nieskończenie dużym współczynnikiem tłumienia składowej wspólnej, nieskończenie szerokim pasmem przenoszenia. Rzeczywisty wzmacniacz charakteryzuje się skończonymi wartościami tych parametrów. Wzmacniacze operacyjne to wzmacniacze przeważnie o sprzężeniu bezpośrednim, dużym wzmocnieniu z reguły przeznaczone do pracy z zewnętrznym obwodem sprzężenia zwrotnego. Głównie zewnętrzny obwód sprzężenia zwrotnego decyduje o właściwościach całego układu. Wzmacniacze operacyjne są najbardziej rozpowszechnionymi analogowymi układami elektronicznymi, realizowanymi w postaci monolitycznych układów scalonych. Wielka uniwersalność, przy jednoczesnym wykorzystaniu istotnych właściwości układów scalonych, daje możliwość stosowania ich w rozmaitych urządzeniach i systemach elektronicznych, zapewniając masową produkcję i niską cenę.

3. Schematy pomiarowe:

Pomiar napięcia niezrównoważenia:

Pomiar napięciowego wzmocnienia róznicowego

Pomiar różnicowego współczynnika tłumienia sygnału wspólnego:

Pomiar wejściowego prądu polaryzacji

4. Tabele pomiarowe i obliczenia:

• Pomiar napięcia niezrównoważenia

L.p.	R1	R2	Uwyj	δUwyj	Ur	δUr
		[ kΩ ]	[ kΩ ]	[ V ]	[ % ]	[ mV ]	[ % ]
1.	1	100	0,128	0,3	-1,27	1,29
2.	1	200	0,256	0,3	-1,27	1,29
3.	1	300	0,384	0,3	-1,28	1,29
4.	1	400	0,513	0,3	-1,28	1,29
5.	1	500	0,635	0,3	-1,27	1,29
6.	5	1000	0,304	0,3	-1,51	1,29

• Pomiar napięciowego wzmocnienia różnicowego:

L.p.	U1	δU1	Uwyj	δUwyj	K	K	δK	Uwagi
		[ V ]	[ % ]	[ V ]	[ % ]	[ V/V ]	[ dB ]		[ % ]
1.	1,9	0,3	8,6	0,3	22636	87	1,6		R1=10k Ω R2=50M Ω R3=500k Ω R4=500k Ω
2.	2,2	0,3	7,8	0,3	17731	85	1,6
3.	2,5	0,3	6,8	0,3	13603	83	1,6
4.	2,8	0,3	5,8	0,3	10359	80	1,6
5.	3,1	0,3	5,2	0,3	8389	78	1,6
6.	3,3	0,3	4	0,3	6062	76	1,6

• Pomiar różnicowego współczynnika tłumienia sygnału wspólnego (CMMR):

L.p.	U1	δU1	Uwyj	δUwyj	CMMR	CMMR	δK	Uwagi
		[ V ]	[ % ]	[ mV ]	[ % ]	[ V/V ]	[ dB ]		[ % ]
1.	4,5	0,3	63	0,3	79	38	1,51		R1=10M Ω R2=1M Ω R3=100k Ω R4=10k Ω
2.	4	0,3	62,8	0,3	70	37	1,51
3.	3,5	0,3	62,7	0,3	61	36	1,51
4.	3	0,3	62,6	0,3	53	34	1,51
5.	2,5	0,3	62,4	0,3	44	33	1,51
6.	2	0,3	62,3	0,3	35	31	1,51
7.	1,5	0,3	61,8	0,3	27	29	1,51
8.	1	0,3	61,6	0,3	18	25	1,51
9.	0,5	0,3	61,5	0,3	9	19	1,51
10.	0	0,3	61,2	0,3	0	-	1,51
11.	-0,5	0,3	61	0,3	9	19	1,51
12.	-1	0,3	60,9	0,3	18	25	1,51
13.	-1,5	0,3	60,8	0,3	27	29	1,51
14.	-2	0,3	60,7	0,3	36	31	1,51
15.	-2,5	0,3	60,5	0,3	45	33	1,51
16.	-3	0,3	60,2	0,3	55	34	1,51
17.	-3,5	0,3	60	0,3	64	36	1,51
18.	-4	0,3	59,8	0,3	74	37	1,51
19.	-4,6	0,3	59,6	0,3	85	39	1,51

• Pomiar wejściowego prądu polaryzacji:

L.p.	R1	U1	δU1	U2	δUwyj	IB-	IB+	IB	δIB	Uwagi
		[ MΩ ]	[ mV ]	[ % ]	[ mV ]	[ % ]	[ nA ]	[ nA ]	[ nA ]		[ % ]
1.	1	-62	0,3	-62	0,3	-31	-31	-62	0,8		R2=1M Ω
2.	2	-115	0,3	-114	0,3	-57	-28,8	-85,8	0,8
3.	3	-160	0,3	-160	0,3	-80	-26,7	-106,7	0,8
4.	4	-199	0,3	-199	0,3	-99,5	-24,9	-124,4	0,8
5.	5	-236	0,3	-213	0,3	-106,5	-23,6	-130,1	0,75
6.	6	-263	0,3	-263	0,3	-131,5	-21,9	-153,4	0,8
7.	7	-289	0,3	-290	0,3	-145	-20,6	-165,6	0,8
8.	8	-315	0,3	-315	0,3	-157,5	-19,7	-177,2	0,8
9.	9	-335	0,3	-335	0,3	-167,5	-18,6	-186,1	0,8
10.	10	-352	0,3	-352	0,3	-176	-17,6	-193,6	0,8

5. Wnioski:

Pierwszą czynnością jaką należało wykonać aby zbadać dany wzmacniacz było sprawdzenie czy wzmacniacz jest w ogóle sprawny. Sprawdzenie to realizował nam poniższy układ:

Aby układ działał poprawnie to Uwe = Uwy co okazało się prawdą. Po stwierdzeniu sprawności wzmacniacza rozpoczęliśmy pomiary jego podstawowych parametrów.

Pierwszy badanym parametrem było wejściowe napięcie niezrównoważenia czyli napięcie różnicowe które trzeba podać na wejścia aby napięcie wyjściowe było równe zero. Następnie to napięcie niezrównoważenia zostało skompensowane, za pomocą układy z potencjometrem.

Następnym badanym parametrem było napięciowe wzmocnienie różnicowe które wyraża się jako stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego układu,. Napięcie to jest wyrażone w Volt/Volt lub w [dB]. Wzmocnienie napięciowe sygnału różnicowego nie jest nieskończenie wielkie, choć bardzo duże i wynosi 10⁵ - 10⁷ V/V, dla naszych pomiarów wyniósł on maksymalnie 22636 V/V.

Jako kolejny pomiar obraliśmy zbadanie paremetru oznaczonego jako współczynnik tłumienia sygnału wspólnego , które nie jest równe zeru. Podaje się współczynnik tłumienia sygnału CMRR, który w decybelach określa o ile mniejsze jest wzmocnienie sygnału wspólnego od wzmocnienia różnicowego. Wzmacniacz użyty w ćwiczeniu charakteryzował się współczynnikiem tłumienia rzędu 85 dB.

Jako ostatni parametr wybraliśmy prąd polaryzacji, który we wzmacniaczu operacyjnym jest średnią arytmetyczną wartości dwóch prądów wpływających do zacisków wejściowych zrównoważonego wzmacniacza. Prądy te są bardzo.

Uwy

Uwe

---