Wnioski

1. U_{WYJ max} = 13, 41 V              U_{WYJ min} = −14, 54 V

Napięcie na wyjściu wzmacniacza jest niemalże idealnie niezmienne. Przy osiągnięciu napięcia wejściowego równego 0 V następuje zmiana napięcia wyjściowego, co świadczy o zmianie polaryzacji na wejściu. Następnie napięcie na wyjściu jest znów cały czas stałe.

Zmiana oporności nie wywołała zmian charakterystyki wyjściowej komparatora analogowego. Jest to skutkiem tego, iż do wzmacniacza operacyjnego prąd wpływający jest praktycznie równy zeru. Przy braku przepływu prądu nie ma znaczenia wielkość podłączonej rezystancji między wejściem odwracającym a napięciem, więc mimo iż w obu przypadkach użyto różnych oporników otrzymano taką samą charakterystykę wyjściową. Stanowi to potwierdzenie idei działania wzmacniacza operacyjnego jako komparatora – czyli „porównywacza” napięć, informującego jedynie o relacji między jednym i drugim napięciem wejściowym, nie pobierającym przy tym prądu.

1. Czas trwania dodatnich impulsów napięcia sygnału prostokątnego zmieniał się w zależności od podanego stałego napięcia wejściowego. Ponieważ jednym napięciem wejściowym było napięcie stałe zmieniane w granicach od -10 V do 10V, a napięciem drugim na wejściu był trójkątny przebieg o V maks = 10 V i V min = -10V następowało generowanie na wyjściu sygnału prostokątnego, będącego funkcją chwilowej relacji dwóch napięć wejściowych.

Gdy napięcie stałe na wejściu pierwszym wynosiło np. -5V, a amplituda drugiego napięcia wejściowego cały czas równała się 20V, w momencie gdy sygnał trójkątny przechodził przez wartości większe od -5V napięcie na wejściu nieodwracającym WO było wyższe niż napięcie na wejściu odwracającym i otrzymywaliśmy impuls dodatni z komparatora. Gdy sygnał trójkątny przechodził przez wartości poniżej -5 V następowała zmiana napięcia na wyjściu komparatora na ujemne.

Ponieważ dla 0 V na wejściu napięcia stałego sygnał prostokątny miał napięcie wyższe od 0 V przez czas połowy okresu, a symetrycznie przez drugą połowę okresu niższą, następowało generowanie na wyjściu WO sygnału prostokątnego o równej długości impulsach napięcia dodatniego i ujemnego, z których każdy trwał przez czas równy połowie okresu podanego sygnału trójkątnego.

1. Wtórnik napięciowy niemalże dokładnie odtwarzał wartości napięcia wejściowego na wyjściu WO. Obliczyliśmy z wykresu napięcia na wyjściu wtórnika w funkcji napięcia na jego wejściu równanie prostej, które potwierdziło to – współczynnik kierunkowy jest bardzo bliski jedności, natomiast B zaledwie nieznacznie odbiega od zera.

Wykres zależności napięcia wyjściowego od napięcia wejściowego dla wtórnika napięciowego.

Wzmocnienie napięciowe dla wszystkich kombinacji rezystorów dla U wyjściowego = 10V =const.:

dla R1

	Uwej [V]	K
R1'	4,98	2,01
R2'	6,58	1,52
R3'	9,07	1,10
R4'	9,48	1,05
R5'	9,86	1,01

dla R2

	Uwej	K
R1'	3,45	2,90
R2'	5,06	1,98
R3'	8,39	1,19
R4'	9,09	1,10
R5'	9,78	1,02

dla R3

	Uwej	K
R1'	0,90	11,11
R2'	1,62	6,17
R3'	4,99	2,00
R4'	6,60	1,52
R5'	9,06	1,10

dla R4

	Uwej	K
R1'	0,48	20,83
R2'	0,90	11,11
R3'	3,37	2,97
R4'	4,49	2,23
R5'	8,34	1,20

dla R5

	Uwej	K
R1'	0,10	100
R2'	0,19	52,63158
R3'	0,91	10,98901
R4'	1,63	6,134969
R5'	4,99	2,004008

Widoczne jest działanie WO jako mnożnika napięcia. Jest on w tym układzie wzmacniaczem nieodwracającym – napięcie na wyjściu ma identyczną polaryzację jak napięcie wejściowe, jednak jest większe K razy – współczynnik K przyjmuje tutaj wartości zawsze większe od jedności co świadczy o wzmacnianiu napięcia. Maksymalna wartość K to 100, minimalna – 1,01.

1. W kolejnym pomiarze współczynniki K przyjmują wartości ujemne, co znaczy ze WO działa w tym układzie jako inwerter napięcia. Ich wartości, co pokazują poniższe tabele, mieszczą się zarówno w przedziale (0;-1) jak i przyjmują wartości niższe od jedynki. Dla wartości K z przedziału 0-(-1) układ odwraca i obniża napięcie wejściowe, dla wartości K poniżej -1 – odwraca i zwiększa różnicę potencjałów.

U_WYJ=9,95 V = const.

dla R1

	Uwej[V]	Uwyj[V]	K
R1'	-10,00	9,95	-1,005
R2'	-5,13	9,95	-0,516
R3'	-0,99	9,95	-0,099
R4'	-0,05	9,95	-0,005
R5'	-0,10	9,95	-0,010

dla R2

	Uwej [V]	Uwyj[V]	K
R1'	-14,43	9,95	-1,450
R2'	-9,67	9,95	-0,972
R3'	-1,87	9,95	-0,188
R4'	-0,96	9,95	-0,096
R5'	-0,18	9,95	-0,018

dla R3

	Uwej[V]	Uwyj[V]	K
R1'	-14,41	9,95	-1,448
R2'	-14,36	9,95	-1,443
R3'	-9,97	9,95	-1,002
R4'	-5,11	9,95	-0,514
R5'	-1,00	9,95	-0,101

dla R4

	Uwej[V]	Uwyj[V]	K
R1'	-14,41	9,95	-1,448
R2'	-14,36	9,95	-1,443
R3'	-13,75	9,95	-1,382
R4'	-9,99	9,95	-1,004
R5'	-1,96	9,95	-0,197

dla R5

	Uwej[V]	Uwyj[V]	K
R1'	-14,40	9,95	-1,447
R2'	-14,35	9,95	-1,442
R3'	-13,67	9,95	-1,374
R4'	-13,50	9,95	-1,357
R5'	-10,03	9,95	-1,008

1. Korzystamy z zależności:

$$\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{i}}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{i}}}\mathbf{+ 1 = K}$$

R_i^′=R_i(K − 1)

$$\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{i}}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{K - 1}}\mathbf{=}\mathbf{R}_{\mathbf{i}}$$

R₅=1000Ω

R₁’=1000Ω(100-1)=99kΩ

Analogicznie:

R₂’≈51,6kΩ

R₃’≈9,99kΩ

R₄’≈5,1kΩ

R₅’≈1kΩ

$$\mathbf{R}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{5}}\left( \frac{\mathbf{R}_{\mathbf{1}}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{K}_{\mathbf{1}}\mathbf{- 1}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{K}_{\mathbf{2}}\mathbf{- 1}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{3}}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{K}_{\mathbf{3}}\mathbf{- 1}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{4}}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{K}_{\mathbf{4}}\mathbf{- 1}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{5}}^{\mathbf{'}}}{\mathbf{K}_{\mathbf{5}}\mathbf{- 1}} \right)\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{5}}\left( \frac{\mathbf{99000}\mathbf{\mathrm{\Omega}}}{\mathbf{1,008032}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{51631,58}\mathbf{\mathrm{\Omega}}}{\mathbf{0,519757}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{9989,011}\mathbf{\mathrm{\Omega}}}{\mathbf{0,102536}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{5134,969}\mathbf{\mathrm{\Omega}}}{\mathbf{0,05482}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{1004,008}\mathbf{\mathrm{\Omega}}}{\mathbf{0,014199}} \right)\mathbf{= 91858,82}\mathbf{\mathrm{\Omega} \approx 91,9}\mathbf{\text{kΩ}}$$

Analogicznie:

R₂ ≈ 50,6 kΩ

R₃ ≈ 9,9 kΩ

R₄ ≈ 4,9 kΩ