POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

LABORATORIUM PODSTAW

ELEKTRONIKI

Temat: Wzmacniacz operacyjny w liniowych

układach elektronicznych.

I. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z najczęściej spotykanymi w praktyce liniowymi układami elektronicznymi zbudowanymi w oparciu o monolityczne wzmacniacze operacyjne oraz z charakterystykami tych układów.

2. Pomiary.

1. Wzmacniacz nieodwracający fazę. Ust.=6V

UWE	[V]	0,15	0,3	0,44	0,6	0,76	0,92	1,05	1,2	1,35	1,52
UWY	[V]	1,68	3,33	5,04	6,72	8,4	10,07	11,75	13,47	13,88	13,85
k	-	11,2	11,1	11,45	11,2	11,05	10,95	11,19	11,27	10,28	9,11

UWE	[V]	-0,15	-0,3	-0,45	-0,58	-0,74	-0,88	-1,05	-1,18	-1,35	-1,47
UWY	[V]	-1,68	-3,37	-5,08	-6,18	-7,86	-9,55	-11,82	-12,92	-13,58	-13,54
k	-	11,2	11,23	11,29	10,66	10,65	10,85	11,26	10,95	10,06	9,21

2. Wzmacniacz odwracający fazę. Ust.=3V

UWE	[V]	0,15	0,31	0,47	0,62	0,73	0,9	1,05	1,2	1,35	1,47
UWY	[V]	-1,52	-3,36	-4,7	-6,4	-7,6	-9,21	-10,76	-12,28	-13,58	-13,58
k	-	-10,13	-10,84	-10	-10,32	-10,41	-10,23	-10,25	-10,23	-10,06	-9,24

UWE	[V]	-0,16	-0,32	-0,47	-0,59	-0,74	-0,9	-1,05	-1,19	-1,35	-1,47
UWY	[V]	1,46	2,9	4,68	5,94	7,18	8,79	10,36	11,88	13,4	13,87
k	-	-9,13	-9,06	-9,96	-10,07	-9,70	-9,77	-9,87	-9,98	-9,93	-9,44

3. Wzmacniacz różnicowy. U_WE2 = 1,5V

UWE1	[V]	0,15	0,3	0,44	0,6	0,75	0,92	1,05	1,21	1,35	1,51
UWY	[V]	-13,56	-12,4	-11,13	-9,9	-8,67	-6,98	-6,2	-4,52	-3,72	-2,06
k	-	-90,4	-41,33	-25,3	-16,5	-11,56	-7,59	-5,9	-3,74	-2,76	-1,36

UWE1	[V]	1,65	1,81	1,94	2,1	2,25	2,4	2,56	2,69	2,84	3,02
UWY	[V]	-1,26	0,4	1,2	2,87	4,1	5,34	6,55	7,37	8,66	10,28
k	-	-0,76	0,22	0,62	1,37	1,82	2,23	2,56	2,74	3,05	3,4

III. Wykresy.

Zależność U_WY = f(U_WE) dla wzmacniacza nieodwracającego fazę.

Zależność U_WY = f(U_WE) dla wzmacniacza odwracającego fazę.

Zależność U_WY = f(U_WE) dla wzmacniacza różnicowego.

4. Wnioski.

Idealny wzmacniacz operacyjny charakteryzuje się bardzo dużym (dążącym do nieskończoności) wzmocnieniem napięciowym K_U, nieskończenie wielką impedancją wejściową Z_WE, impedancją wejściową Z_we= 0, i nieskończenie szerokim pasmem przenoszenia. Rzeczywisty wzmacniacz operacyjny zawiera: źródło prądowe, wzmacniacze różnicowe zrównoważone, wtórnik emiterowy, układ przesuwania poziomu napięcia stałego i stopień wyjściowy. Charakteryzują się one skończoną wartością wzmocnienia napięciowego, skończonymi wartościami impedancji wejściowej i wyjściowej oraz ograniczonym pasmem przenoszenia. Cechy zbliżone do idealnego wzmacniacza operacyjnego mają układy, w których pierwszy stopień różnicowy wykonany jest z zastosowaniem tranzystorów unipolarnych typu FET lub MOSFET. Wzmacniacze operacyjne najczęściej pracują w układach z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego (przede wszystkim ujemnego). Możliwe są przy tym: praca wzmacniacza jako układu odwracającego i praca jako układu nieodwracającego. Inne stosowane układy wzmacniaczy operacyjnych to układy: różnicowe, sumacyjne, całkujące, różniczkujące, logarytmiczne. Na podstawie pomiarów możemy stwierdzić, że dla wzmacniacza nieodwracającego fazę wzmocnienie wynosiło od 9,21 do 11,45V/V a napięcia U_MAX i U_MIN wyniosły odpowiednio 13,85V i -13,54V. Dla wzmacniacza odwracającego fazę wzmocnienie kształtowało się w granicach -9,13 ÷ -10,84 a napięcia U_MAX i U_MIN wyniosły odpowiednio 13,87V i -13,58V natomiast dla wzmacniacza różnicowego wzmocnienie w miarę wzrostu napięcia wejściowego zmieniało się od -90,4V/V do 3,4 V/V, a wartości maksymalne napięć to U_MAX = 10,28V i U_MIN = -13,56V/V.

---