I. Wykonanie ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zbadanie właściwości wzmacniacza operacyjnego w zastosowaniach nieliniowych. Podczas ćwiczenia badaliśmy dwa układy:

- kształtujący sygnał o założonej charakterystyce przedstawionej na rysunku:

- dyskryminator progowy o charakterystyce:

Układy te zrealizowaliśmy w następujący sposób:

- układ kształtujący:

- układ dyskryminatora:

II. Opracowanie wyników

1. Układ kształtujący sygnał

Układ ten został wykonany wg rys. 1.

Tabela pomiarów: Otrzymana charakterystyka przejściowa:

UWE	UWY
-2,9	3,118
-2,54	2,82
-1,87	2,09
-1,44	1,67
-1,13	1,35
-0,736	0,95
-0,49	0,7
-0,4	0,6
-0,335	0,52
-0,305	0,49
-0,255	0,43
-0,196	0,35
-0,022	0,044
0,135	-0,26
0,365	-0,56
0,195	-0,35
0,418	-0,62
0,697	-0,91
1,07	-1,29
1,41	-1,63
2,07	-2,3
2,76	-2,98
3,01	-3,32

Jak widać otrzymana charakterystyka różni się nieco od założonego przebiegu. Początek „załamania” dla naszego przebiegu można przyjąć już przy wartości U_wy ok. 0.5 V, zamiast założonego 0.7 V. Sądzimy że jest to spowodowane użyciem diod które mają nieco mniejsze napięcie przewodzenia (ok. 0.55 - 0.6 V). Można również zauważyć pewną nie symetrię, spowodowaną zapewne różnic ą parametrów poszczególnych diod.

Praca układu jako przekształtnika przebiegu trójkątnego na sinus:

Zaobserwowane przebiegi:

Zastosowanie badanego układu do przekształcania przebiegów trójkątnych na sinusoidalne, nie dało zadowalających efektów. Widać jednak, że dla małych napięć (w stosunku do amplitudy sygnału) układ powoduje „zaokrąglenie” kształtu przebiegu, dla górnej części natomiast nie ma zmiany kształtu. Dodanie kilku gałęzi w sprzężeniu zwrotnym (dioda szeregowo z tranzystorem) spowodowałoby korzystną zmianę charakterystyki przejściowej i polepszenie działania układu w tym zastosowaniu.

2. Dyskryminator progowy.

Dyskryminator został wykonany według rys. 2.

Charakterystyka przejściowa:

Tabela pomiarów: Otrzymana charakterystyka przejściowa:

UWE	UWY
-3,59	0,58
-2,78	0,57
-2	0,55
-1,67	0,54
-1,06	0,52
-0,71	0,5
-0,41	0,48
-0,3	0,46
-0,1	0,41
0,1	-0,3
0,16	-0,43
0,3	-0,46
0,37	-0,46
0,45	-0,48
0,75	-0,5
1,16	-0,52
1,48	-0,54
1,78	-0,55
2,5	-0,56
3,03	-0,57

Otrzymany pozioma napięcia wyjściowego różni się od założonego, ze względu na to, że napięcie przewodzenia diod wynosi 0.5 - 0.6 V, a nie jak zakładano 0.7 V. Podczas obserwacji charakterystyki za pomocą oscyloskopu, zauważyliśmy powstawanie pętli histerezy w pobliżu punktu przełączania napięcia wyjściowego dyskryminatora. Sądzimy, że jest to spowodowane pojemnością złączową diod, która przy wyższych częstotliwościach zaczyna się ujawniać, powodując opóźnienia w obwodzie. Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza μA741 zaczyna opadać przy znacznie większych częstotliwościach, dlatego uważamy, że elementami odpowiedzialnymi za zniekształcenia są diody. W celu umożliwienia pracy układu przy większych częstotliwościach należałoby zastosować w pierwszym rzędzie szybsze diody, a gdyby to nie wystarczyło szybszy wzmacniacz.

Uwy

Uwe

-1,5

1,5

-1,3

1,3

-1

1

0

160

80

t [μV]

U [V]

Rys. 1

Rys. 2

---