POLITECHNIKA ŚLĄSKA

W GLIWICACH

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Rok akademicki 1999/2000

LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI:

BADANIE WZMACNIACZA OPERACYJNEGO.

Sekcja 1

Rothkegel Paweł

Sitkiewicz Rafał

Sobol Adam

Wawrzyczny Robert

CEL ĆWICZENIA

Celem naszego ćwiczenia było badanie wzmacniacza operacyjnego w układach odwracającym, nieodwracającym i wtórnika emiterowego.

Wyznaczanie współczynników wzmocnienia dla układów wzmacniaczy odwracającego i nieodwracającego przy różnych wartościach rezystancji R₁ i R₂.

Wyznaczenie rezystancji wejściowej w układzie wtórnika napięciowego.

Wyznaczenie pomiarowo charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej, także zbadanie wpływu elementów obwodu kompensacji częstotliwościowej na tą charakterystykę.

SCHEMATY I TABELE POMIAROWE.

Schemat wzmacniacza odwracającego.

Układ był zasilany z generatora sinusoidalnego częstotliwością f=2000Hz przy pojemnościach stałych C₁ =500pF , C₂ =20pF .

Zmienialiśmy wartości rezystancji R₁,R₂ tym samym zmieniając wzmocnienie napięciowe wzmacniacza operacyjnego.

Tak otrzymane wzmocnienie porównywaliśmy ze wzmocnieniem otrzymanym na podstawie pomiaru napięć na wejściu U_WE i na wyjściu U_WYJ oscyloskopem.

Wartość wzmocnienia obliczaliśmy z zależności:

Znak `-` wynika z tego że napięcie na wyjściu jest odwrócone o 180^o względem napięcia wejściowego.

Zestawienie wyników pomiarów dla układu odwracającego z obliczonymi wartościami wzmocnienia napięciowego K

R1 = 1 kΩ	UWE = 0,6 V
R2 = 10 kΩ	UWY = 6 V
K = 10	K = 10
R1 = 1 kΩ	UWE = 0,1 V
R2 = 100 kΩ	UWY = 10 V
K = 100	K = 100

R1 = 10 kΩ	UWE = 0,37 V
R2 = 100 kΩ	UWY = 4 V
K = 1	K = 10,8

R1 = 10 kΩ	UWE = 0,4 V
R2 = 10 kΩ	UWY = 0,4 V
K = 1	K = 1

Następnie badaliśmy układ wzmacniacza nieodwracającego. Schemat wykorzystywany do wykonania niezbędnych pomiarów zamieszczony jest poniżej:

Układ ten był zasilany z generatora przy f=2000Hz.

Wzmocnienie napięciowe układu możemy wyznaczyć z zależności:

Zestawienie otrzymanych wyników:

R1 = 1 kΩ	UWE =0,19 V
R2 = 10 kΩ	UWY = 2 V
K = 11	K = 10,5

R1 = 1 kΩ	UWE = 0,04 V
R2 = 100 kΩ	UWY = 4 V
K = 101	K = 100

R1 = 10 kΩ	UWE = 0,08 V
R2 = 100 kΩ	UWY = 1 V
K = 11	K = 12,5

R1 = 10 kΩ	UWE = 0,2 V
R2 = 10 kΩ	UWY = 0,4 V
K = 2	K = 2

Kolejnym etapem ćwiczenia było wyznaczenie rezystancji wejściowej wzmacniacza połączonego w układzie wtórnika.

Schemat na podstawie którego dokonaliśmy pomiarów:

( f = 20 kHz , R₂= 1 MΩ )

Sposób wyznaczenia R_WE.

W układzie zasilanym sygnałem o stałej amplitudzie dokonywaliśmy zmian pozycji klucza K. Napięcie wyjściowe było mierzone za pomocą oscyloskopu.

Otrzymane wyniki są następujące:

Przełącznik K w pozycji otwartej: U_WY^O=3,8V

Przełącznik K w pozycji zamkniętej: U_WY^Z=6V

R₂=1 MΩ

Na podstawie dokonanych pomiarów możemy obliczyć R_WE korzystając z zależności:

R_WE=1,72 MΩ

WNIOSKI

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów i sporządzonych charakterystyk można zauważyć, że na szerokość pasma przenoszenia wzmacniacza operacyjnego mają wpływ wartości kondensatorów kompensujących C₁ i C₂ Dla wartości C₁ = 500 pF i C₂ = 20 pF pasmo przepuszczania jest najszersze, natomiast dla wartości C₁ = 5 nF i C₂ = 200pF pasmo to jest najwęższe Na podstawie otrzymanych charakterystyk można także odczytać częstotliwości przy których następuje gwałtowna zmiana współczynnika wzmocnienia (wartości te są zaznaczone na ch-kach, zależą one od elementów wchodzących w skład obwodu kompensującego).

Na podstawie dokonanych pomiarów w celu wyznaczenia współczynników wzmocnienia napięciowego przy pomocy oscyloskopu doszliśmy do wniosku ,że jest to metoda pozwalająca na dość dokładne sprawdzenie wartości wzmocnienia. Wartości te jednak są obarczone błędem wynikającym z odczytu ze skali oscyloskopu.

Na podstawie wartości odczytanych z oscyloskopu(mierzyliśmy podwojoną amplitudę sygnału) i na podstawie znajomości wartości rezystancji włączanych w obwód wzmacniacza można określić współczynnik wzmocnienia napięciowego w układach wzmacniacza odwracającego i nieodwracającego(wzory zamieszczono w sprawozdaniu).

Jak wynika z obliczeń współczynnik ten wyznaczony za pomocą oscyloskopu i na podstawie znajomości rezystancji dla konkretnego połączenia przyjmuje prawie te same wartości, mały błąd wynika z niedokładnego odczytu ze skali oscyloskopu.

1

5

C₁

C₂

U_WY

U_WE

R₃

U_R

R₁

R₂

~

C₁

C₂

U_WY

U_WE

R₃

U_R

R₁

R₂

~

K

C₁

C₂

U_WY

U_WE

R₂

~

---