wzm oper 05, Inzynieria Materiałowa, I semestr, Elektrotechnika, elektrotechnika, Układy Elektroniczne


WZMACNIACZE OPERACYJNE

Data wykonania ćwiczenia : 18.11.1994

Numer grupy : 1

Ćwiczenie wykonali : Tomasz Michalak

Adam Wojtasiński

Sprawozdanie opracował : Tomasz Michalak

I. Wzmacniacz operacyjny może pracować jako wzmacniacz odwracający i

nieodwracający.

1. Wzmacniacz odwracający

0x01 graphic

Wzmocnienie takiego wzmacniacza

0x01 graphic

- 2 -

2. Wzmacniacz nieodwracający

0x01 graphic

Wzmocnienie takiego wzmacniacza

0x01 graphic

W naszym ćwiczeniu traktujemy wzmacniacz operacyjny jako liniowy człon elektronicznej maszyny analogowej badamy więc kolejno :

- sumator

- układ całkujący ( integrator )

- układ różniczkujący

- 3 -

II. Badane układy

1. Sumatory

1a.Sumator nieodwracający

0x01 graphic

Przy następujących wartościach elementów R1 = 5k R2 = 5k R3 = 0

otrzymujemy przebieg RYS.1

Badamy teraz wpływ poszczególnych elementów na kształt przebiegów

R3 rośnie - przebieg z RYS.1 nie zmienia kształtu , maleje tylko jego

amplituda

R3 maleje - R3 = 3k przebieg RYS.2

R3 = 10k przebieg RYS.3

- 4 -

R1 maleje - rośnie różnica między amplitudą prostokąta a sinusoidy. Fala

prostokąta jest coraz mniej "pomarszczona". Przy wartości

R1 = 2k mamy już czysty prostokąt.

R1 rośnie - różnica amplitud prostokąta i sinusoidy maleje. Prostokąt staje

się bardziej "pomarszczony" aż do postaci jak na RYS.3.

R2 rośnie - rośnie różnica między amplitudą prostokąta a sinusoidy. Fala

prostokąta jest coraz mniej "pomarszczona".

R2 maleje - różnica amplitud prostokąta i sinusoidy maleje. Przy R2

równym około 1k przebieg wygląda jak na RYS.4. Przy R2 = 0

na wyjściu układu mamy tylko niezniekształconą sinusoidę.

Regulacja amplitudą przebiegów powoduje takie same skutki jak regulacja R1 i R2.

Amplituda sinusa rośnie - R2 maleje

Amplituda sinusa maleje - R2 rośnie

Amplituda prostokąta rośnie - R1 maleje

Amplituda prostokąta maleje - R1 rośnie

- 5 -

1b. Sumator odwracający

0x01 graphic

Przy wartościach elementów R1 = 5k R2 = 5k przebieg jak RYS.1

R1 maleje - rośnie różnica między amplitudą prostokąta a sinusoidy. Fala

prostokąta jest coraz mniej "pomarszczona". Przy wartości

R1 = 1k mamy już czysty prostokąt.

R1 rośnie - różnica amplitud prostokąta i sinusoidy maleje. Prostokąt staje

się bardziej "pomarszczony" aż do postaci jak na RYS.2.

R2 rośnie - amplituda nałożonej sinusoidy maleje

R2 maleje - przy R2 = 1k przebieg na wyjściu przybiera postać jak na

RYS.5. Przy R2 = 0 pozostaje czysta sinusoida

- 6 -

Amplituda sinusoidy rośnie , tak samo , amplituda prostokąta maleje , przebieg jak na RYS.5.

Amplituda sinusoidy maleje , tak samo , amplituda prostokąta rośnie , Amplituda sinusa maleje aż do zaniknięcia , pozostaje czysty prostokąt.

2 .Układy całkujące

Na wejście podajemy przebieg prostokątny o amplitudzie 1V i częstotliwości 10kHz

2a. Integrator odwracający

0x01 graphic

- 7 -

Przy następujących wartościach elementów R1 = 5k C = 200n R2 = 3k

układ działa jako prawidłowy układ całkujący to znaczy na wyjściu pojawia się trójkąt RYS.6.

Badamy teraz wpływ zmian wartości elementów oraz amplitudy i częstotliwości generatora

C rośnie - amplituda trójkąta maleje

C maleje - amplituda trójkąta rośnie i przebieg zmienia kształt RYS.7.

R2 rośnie - zmniejsza się poziom składowej stałej , kształt bez zmian

R2 maleje - zwiększa się poziom składowej stałej , zmienia się kształt

RYS.7

R1 rośnie - amplituda trójkąta maleje

R1 maleje - amplituda trójkąta rośnie

Amplituda prostokąta rośnie - Amplituda trójkąta rośnie

Amplituda prostokąta maleje - Amplituda trójkąta maleje

Częstotliwość generatora rośnie - Częstotliwość trójkąta rośnie

Częstotliwość generatora maleje - Częstotliwość trójkąta maleje i zmienia

kształt RYS.7

- 8 -

2b. Integrator odwracający

0x01 graphic

Przy następujących wartościach elementów R1 = 900 C = 60n R2 = 11k

układ działa jako układ całkujący RYS.6.

Badamy teraz wpływ zmian wartości elementów oraz amplitudy i częstotliwości generatora

C rośnie - amplituda przebiegu maleje i zmienia kształt na prostokąt

C maleje - amplituda przebiegu rośnie i zmienia kształt na prostokąt

- 9 -

R2 rośnie - amplituda przebiegu maleje i zmienia kształt na prostokąt

R2 maleje - amplituda przebiegu rośnie i zmienia kształt jak na RYS.8

R1 maleje - amplituda przebiegu maleje i zmienia kształt na prostokąt

Zwiększenie R1 nie było możliwe , osiągnęliśmy maksymalną wartość na dekadzie rezystancyjnej.

Amplituda prostokąta rośnie - Amplituda trójkąta rośnie i zmienia kształt

RYS.8

Amplituda prostokąta maleje - Amplituda trójkąta maleje

Częstotliwość generatora rośnie - Częstotliwość trójkąta rośnie

Częstotliwość generatora maleje - Częstotliwość trójkąta maleje

- 10 -

3. Układ różniczkujący

Na wejście podajemy przebieg prostokątny o amplitudzie 1V i częstotliwości 1kHz

0x01 graphic

Przy następujących wartościach elementów R1 = 4.6k C = 1n R2 = 400

układ działa jako układ całkujący RYS.9.

Badamy teraz wpływ zmian wartości elementów oraz amplitudy i częstotliwości generatora

- 11 -

C rośnie - amplituda pików rośnie i rozszerzają się ich podstawy RYS.10.

C maleje - amplituda pików maleje i zmieniają kształt RYS.11.

R2 rośnie - amplituda pików maleje i rozszerzają się ich podstawy RYS.10.

R2 maleje - amplituda pików rośnie i zmieniają kształt RYS.11.

R1 rośnie - amplituda pików rośnie i zmieniają kształt RYS.11.

R1 maleje - amplituda pików maleje i rozszerzają się ich podstawy RYS.10.

Amplituda generatora rośnie - amplituda pików rośnie i zmieniają kształt

RYS.11.

Amplituda generatora maleje - amplituda pików maleje i rozszerzają się ich

podstawy RYS.10.

Częstotliwość generatora rośnie - Częstotliwość pików rośnie

Częstotliwość generatora maleje - Częstotliwość pików maleje

III.Wnioski.

W niniejszym ćwiczeniu poznaliśmy zasadę działania sumatora , układu całkującego i różniczkującego. Sprawdziliśmy też jaki wpływ mają zmiany poszczególnych elementów w układzie.

Sumator dodaje wartości chwilowe napięć na wejściu. Zależnie od amplitudy dodawanych przebiegów , przebieg wyjściowy ma różne kształty. Wpływ na kształt przebiegu wyjściowego ma również wzmocnienie układu.

- 12 -

Amplitudę przebiegów wyjściowych można zmieniać regulując amplitudami generatorów lub opornikami R1 i R2. Wzmocnienie układu można

regulować przy pomocy R3. Twierdzenia powyższe odnoszą się zarówno do sumatora odwracającego jak i nieodwracającego.

Przy badaniu układu całkującego ustalamy najpierw odpowiednie wartości elementów R C , takie aby układ realizował prawidłowo funkcję całkowania patrz RYS.6.

W integratorze odwracającym regulacja elementami C i R2 odpowiedzialnymi za stałą czasową całkowania , powoduje zniekształcenie przebiegu na wyjściu. Także regulacja częstotliwością generatora powoduje zmianę kształtu przebiegu wyjściowego. Regulacja amplitudą przebiegu wejściowego powoduje tylko zmianę amplitudy przebiegu wyjściowego.

W integratorze nieodwracającym elementy C i R2 odpowiadające za stałą czasową wpływają na kształt przebiegu wyjściowego. R1 oraz zmiana amplitudy przebiegu wejściowego powodują zmiany amplitudy oraz kształtu przebiegu wyjściowego. Zmiana częstotliwości przebiegu wejściowego nie ma wpływu na kształt przebiegu wyjściowego.

Układ różniczkujący jak sama nazwa wskazuje , różniczkuje przebieg wejściowy. Tutaj także , tak jak układzie całkującym , ważne jest dobranie odpowiedniej stałej czasowej RC aby układ prawidłowo wykonywał funkcję różniczkowania RYS.9. Zmiana wartości C , R2 , R1 , amplitudy i częstotliwości przebiegu wejściowego , powoduje zmiany kształtu i amplitudy przebiegu wyjściowego.



Wyszukiwarka