Instytut telekomunikacji i akustyki

Politechniki Wrocławskiej

Laboratorium Układów Elektronicznych

Ćwiczenie nr 10

Wzmacniacz operacyjny.

Sprawozdanie wykonał

Marcin Wagemann

1. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z układem sumatora całkującego opartych na wzmacniaczu operacyjnym.

2. Przebieg ćwiczenia

Na wstępie tego ćwiczenia zmontowałem układ sumatora według schematu na poniższym rysunku.

Dany układ pobudziłem dwoma źródłami z których jedno generowało sygnały o kształcie prostokątnym, częstotliwości 1,5 kHz, i amplitudzie 0,4V, a drugie sygnał o kształcie sinusoidalnym, częstotliwości 15 kHz, i amplitudzie 1,75 V. Na wstępie wstawiłem w miejsce rezystorów R1N i R2N rezystory o wartości 3kΩ (pierwszy oscylogram), dla Rs=51 Ω. Jak w8idac na dołączonym do sprawozdania oscylogramie, następuje przeniesienie części sinusoidy o wysokość impulsu prostokątnego (wysokość piku). Jest to w zupełności zrozumiałe ponieważ oporniki R1N i R2N są takie same i sygnały są proporcjonalne do sygnałów podawanych z generatorów. Na następnych oscylogramach nie widać zaznaczyłem tylko wysokość sinusoidy która powstaje w wyniku dodania się tych dwóch sygnałów, nie przerysowywałem całego okresu sygnału wyjściowego. Z przeprowadzonych pomiarów można wysunąć następujące wnioski:

Z przeprowadzonych obserwacji wynika, że wzrost rezystancji RS powoduje zwiększenie wzmocnienia układu, czyli wzrastają amplitudy zarówno sygnału sinusoidalnego jak i prostokątnego. Natomiast wzrost rezystancji R1N i R2N powoduje zmniejszenie amplitud odpowiednich sygnałów dołączonych do danych wejść. Ponieważ jest to układ odwracający sygnał na wyjściu ma przeciwną fazę niż sygnał wejściowy.

Opis oscylogramów :

1. sumator odwracający R1N=3kΩ R2N=3kΩ Rs=51Ω

2. sumator odwracający R1N=3kΩ R2N=10kΩ Rs=51Ω

3. sumator odwracający R1N=10kΩ R2N=3kΩ Rs=51Ω

4. sumator odwracający R1N=3kΩ R2N=10kΩ Rs=51Ω częstotliwość sinusoidy 50 kHz

Sygnał z generatora sygnału prostokątnego w moim przypadku nie zmieniał się. Po zmianie częstotliwości sinusoidy na 50kHz w jednym okresie sygnału prostokątnego można było zaobserwować więcej impulsów sinusoidalnych niż w poprzednich pomiarach. Natomiast wzrost rezystancji Rs powoduje zwiększenie wzmocnienia układu, czyli wzrastają amplitudy zarówno sygnału sinusoidalnego jak i prostokątnego.

Następnie wykonałem pomiary integratora czyli układu całkującego. Integratora dotyczą oscylogramy 5i 6 .

Opis oscylogramów:

5. integrator R1N=1kΩ R7N=3kΩ Rs=10kΩ C3N=2,7nF częstotliwość kwadratu 5kHz

6. integrator R1N=1kΩ R7N=3kΩ Rs=10kΩ C3N=2,7nF częstotliwość kwadratu 15kHz

Pomiary wykonałem w następującym układzie pomiarowym:

Teoretyczna odpowiedz na pobudzenie sygnałem prostokątnym powinna mieć przebieg idealnie trójkątny. W moim przypadku nie jest on taki ze względu na źle dobraną stałą czasową. Teoretycznie w układzie całkującym zmiana rezystancji R7N powinna powodować zmianę szerokości pasma całkowania.

3. Wnioski:

Niestety nie zdążyłem zbadać układu różniczkującego ze względu na brak czasu. Natomiast postaram się podsumować badane układy teoretycznie.

Układ różniczkujący powinien po dobraniu odpowiednich wartości elementów wchodzących w skład układu generować na wyjściu po podaniu na wejście sygnału prostokątnego impulsy, które wyglądają mniej więcej tak :

Wejście

Wyjście

Przy różnym doborze wartości elementów układu powinniśmy obserwować różne wartości amplitud poszczególnych „ szpilek”. Przy zmianie częstotliwości sygnały wejściowego w sygnale wyjściowym powinna zmieniać się jedynie częstotliwość, a amplituda nie zmieniać się.

Reasumując, pomiary w moim przypadku w dużej części pokrywają się z założeniami teoretycznymi. W oscylogramach 2,3,4 przerysowując nie uwzględniłem całego okresu tego sygnału. Oscylogramy 5,6 pokrywają się z założeniami teoretycznymi aczkolwiek jeśli zmienił bym nieco stałą czasową otrzymał bym idealny trójkąt.

---