POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Laboratorium podstaw elektroniki i energoelektroniki
Ćwiczenie nr 5. Temat: Wzmacniacz operacyjny- zastosowanie liniowe
Rok akademicki: 2008/09 Wydział: Elektryczny Studia: stacjonarne Nr grupy: E-512
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie różnych aplikacji wykorzystujących wzmacniacz operacyjny w zastosowaniach liniowych. Ćwiczenie ma pokazać wykorzystanie wzmacniacza operacyjnego jako układu odwracającego fazę, sumacyjnego, komparatora napięcia, integratora i układu różniczkującego oraz generatora napięcia prostokątnego o zmiennym wypełnieniu.

1. Zastosowane przyrządy pomiarowe.

   • zestaw laboratoryjny ETS-5000,

   • oscyloskop dwukanałowy,

- płytki testowe PT 7B1 i PT 7B2,

- zestaw mierników analogowych MK3,

1. Przebieg pomiarów.

   1. Badanie wzmacniacza operacyjnego w układzie odwracającym fazę:

1. Pomiar charakterystyki przejściowej U_wy=f(U_we)

Uwe	Uwy	f
[V]	[V]	[kHz]
0,56	2,6	10
0,84	4,2	10
1,92	9,4	10
2	9,8	10
2,48	12	10
3	14,4	10
3,72	18,2	10
4,04	19,8	10
4,52	22,2	10
5,08	24,6	10
5,48	26,6	10
5,96	28	10
6,24	28,2	10

1. Pomiar charakterystyki amplitudowej K_U=f(f) dla U_we=const

U_we=2,5V

Uwy	f	KU
[V]	[Hz]	[V]
13,6	500	5,44
13,6	750	5,44
12,4	900	4,96
12,8	1050	5,12
12,4	1200	4,96
12,4	1400	4,96
12	1700	4,8
12,8	3000	5,12
12,8	5000	5,12
12,8	7500	5,12

1. Badanie wzmacniacza operacyjnego w układzie całkującym (integrator):

1. Pomiar charakterystyki U_wy=f(f) dla U_we=const

Uwe		f	Uwy
[V]		[Hz]	[V]
6		114,5	13,5
6		100	13
6		500	5,3
6		700	4,42
6		1000	3,3
6		2500	2,4
6		5000	1,6
6		6000	1,59
6		7000	1,58
6		7500	1,57
6		10000	1,4

Układ włączenia WO wykonujący funkcję całkowania

Rys 4.1

Wzmacniacz całkujący

gdzie jest stałą czasową całkowania.

W skali logarytmicznej:

1. Badanie wzmacniacza operacyjnego w układzie różniczkującym:

1. Pomiar charakterystyki U_wy=f(f) dla U_we=const

Uwe	Uwy	f
[V]	[V]	[Hz]
6	28,6	100
6	28,4	250
6	28,2	500
6	28	755
6	28	1000
6	28,2	2500
6	28,2	5000
6	28,4	7500

Jeżeli w układzie wzmacniacza odwracającego rezystor wejściowy zastąpić kondensatorem C, otrzymuje się układ różniczkujący (rys.5.1.).

Rys. 3.7. Wzmacniacz różniczkujący

gdzie jest stałą czasową różniczkowania.

Na rys. 5.1. pokazano przebieg prostokątny sygnału wyjściowego, który jest pochodną wejściowego przebiegu trójkątnego. Odpowiednio dobrany rezystor R₁ włącza się w celu poprawienia stabilności wzmacniacza. Z tego samego powodu w niektórych układach istnieje też konieczność włączenia dodatkowego kondensatora w obwodzie sprzężenia zwrotnego (równolegle do rezystora R₂).

WNIOSKI:

Celem ćwiczenia które przeprowadziliśmy było zapoznanie się z różnymi aplikacjami wykorzystującymi wzmacniacz operacyjny w zastosowaniach liniowych. Jako pierwsze badaliśmy wzmacniacz operacyjny w układzie odwracającym fazę, na podstawie otrzymanych wyników wyznaczyliśmy charakterystykę przejściowej U_wy=f(U_we) i amplitudową K_U=f(f) dla U_we=const.

Kolejnym etapem było badanie wzmacniacza operacyjnego w układzie całkującym (integrator). Należy zauważyć, że układy całkujące pracują prawidłowo, gdy zmiany sygnału wyjściowego zachodzą z częstotliwością mniejszą niż 1/τ.

Na rys. 4.1. pokazano przebieg trójkątny sygnału wyjściowego, który jest całką wejściowego przebiegu prostokątnego. Praktyczne układy integratorów są zwykle znacznie bardziej rozbudowane, zawierają bowiem dodatkowe elementy ustalające początkowe warunki pracy (zwierające kondensator C) oraz kompensujące błędy.

Ostatnim z badanych wzmacniaczy był wzmacniacz operacyjny w układzie różniczkującym. Na rys. 5.1. pokazano przebieg prostokątny sygnału wyjściowego, który jest pochodną wejściowego przebiegu trójkątnego. Odpowiednio dobrany rezystor R₁ włącza się w celu poprawienia stabilności wzmacniacza. Z tego samego powodu w niektórych układach istnieje też konieczność włączenia dodatkowego kondensatora w obwodzie sprzężenia zwrotnego (równolegle do rezystora R₂).