AGH Wydział EAIiE		Imię Nazwisko: Dawid Gibek Bogusław Januś
ELEKTROTECHNIKA			Rok akademicki: 1998/99
LABORATORIUM ELEKTRONIKI			Rok studiów: II
						Semestr: IV
			Temat ćwiczenia: Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach przetwarzania sygnałów analogowych.			Poniedziałek 17^00
Data wykonania ćwiczenia: 21.04.1999		Data zaliczenia sprawozdania: .......................

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z zasadą działania wzmacniacza operacyjnego oraz zbadanie kilku układów działających w oparciu o ten wzmacniacz i poznanie zastosowania wzmacniaczy operacyjnych w układach przetwarzania sygnałów analogowych.

1. Wzmacniacz odwracający.

Schemat:

Układ ten opiera swą zasadę działania na równoległym sprzężeniu zwrotnym napięciowym.

Dla układu tego prawdziwe są następujące zależności:

Przebieg ćwiczenia:

W tej części ćwiczenia badaliśmy wzmacniacz odwracający o parametrach:

R₁ = 1 [kΩ] R₃ = 1 [kΩ]

Skorzystaliśmy ze schematu załączonego w części teoretycznej.

	Uwe [mV]	Uwy [V]	KU rzeczywiste	KU wyliczone
R2 = 56 [kΩ]	180	12,5	69	63
R2 = 100 [kΩ]	185	19	102	100

Charakterystyki przejściowe wzmacniacza operacyjnego odwracalnego:

R₂ = 56 [kΩ] R₂ = 100 [kΩ]

W trakcie wykonywania tego ćwiczenia zaobserwowaliśmy na podłączonym oscyloskopie, że układ ten odwraca fazę o prawie 180°. Niewielkie przesuniecie mogło być spowodowane jakąś niedokładnością (np. występowaniem pojemności pomiędzy przewodami) lub jakimś niedopatrzeniem. Natomiast wzmocnienie wyliczone przez nas mniej więcej pokrywa się ze wzmocnieniem zbadanym wynikającym z naszych pomiarów.

2. Wzmacniacz nieodwracający.

Schemat:

Zasada działania tego układu opiera się na zastosowanym ujemnym sprzężeniu zwrotnym napięciowym szeregowym (a nie równoległym jak we wzmacniaczu odwracalnym).

Dla układu tego wzmocnienie k_f można wyliczyć z następujących zależności:

Przebieg ćwiczenia:

W tej części ćwiczenia badaliśmy wzmacniacz odwracający o następujących parametrach:

R₁ = 1 [kΩ] R₃ = 1 [kΩ]

	Uwe [mV]	Uwy [V]	KU rzeczywiste	KU wyliczone
R2 = 56 [kΩ]	200	12	60	57
R2 = 100 [kΩ]	185	19	103	101

Charakterystyki przejściowe dla:

R₂ = 56 [kΩ] R₂ = 100 [kΩ]

Podczas wykonywania ćwiczenia nie zaobserwowaliśmy, aby ten układ odwracał fazę sygnału wejściowego, co jest zgodne z teorią. Być może było prawie niezauważalne przesuniecie, ale zapewne ono mogło być spowodowane jak w poprzednim przypadku niedokładnościami obwodu, tj. istniejącymi pojemnościami pomiędzy przewodami połączonego układu.

3. Sumator (wzmacniacz sumujący).

Schemat:

Układ ten może zrealizować sumowanie napięć. Przy założeniu, że mamy idealny model wzmacniacza operacyjnego otrzymujemy:

I₁₁+I₁₂=I₂

a co z tego wynika:

Jeśli teraz dobierzemy rezystory R₁₁=R₁₂=R to uda nam się otrzymać sumowanie napięć:

Wykonanie ćwiczenia:

Dobrane przez nas wg instrukcji parametry układu:

R₁₁ = 10 [k] R₁₂ = 10 [k]

R₂ = 10 [k] R₃ = 3.3 [k]

Charakterystyki sygnału sumacyjnego uzyskane na:

a) wzmacniaczu operacyjnym:

b) oscyloskopie:

Jak widzimy z powyższych charakterystyk sumator oparty na wzmacniaczu operacyjnym dokonuje zsumowania sygnału sinusoidalnego z trapezowym w sposób prawie identyczny jak to robi oscyloskop. Więc najprawdopodobniej system sumujący sygnał z dwóch różnych wejść w oscyloskopie oparty jest również na sumatorze (sumującym wzmacniaczu operacyjnym).

Wnioski:

W trakcie wykonywania ćwiczenia ze wzmacniaczem operacyjnym odwracalnym wykazaliśmy, że ten układ odwraca fazę o prawie równe 180°. Niewielkie odchyłki mogą być spowodowane istnieniem pojemności przewodów łączących lub innymi niedokładnościami rzeczywistego układu. Jak widać z zamieszczonych obliczeń wzmocnienie wynikające z pomiarów i z obliczeń jest prawie takie samo.

Co do wzmacniacza operacyjnego nieodwracalnego, to faktycznie on nie odwraca fazy sygnału wejściowego. Być może była niewielka różnica, ale zapewne spowodowana niedokładnościami rzeczywistych układów pomiarowych, np. pojemności przewodów.

Sumator sumuje napięcia wejściowe w sposób analogiczny jak oscyloskop i uważamy, że właśnie w oscyloskopie został zastosowany układ wzmacniacza sumującego.

Pomiarów charakterystyk małosygnałowych wykorzystując do tego wkładki przetworników wartości szczytowej SZ5031 oraz kąt-napięcie SA5111 nie wykonaliśmy z powodu braku tych wkładek.

---