LABOLATORIUM ELEKTRONIKI

Ćwiczenie 2. Wzmacniacz operacyjny.

1. Wstęp.

Celem ćwiczenia było badanie wzmacniacza operacyjnego. Wzmacniaczem operacyjnym nazywamy wzmacniacz prądu stałego o dużym wzmocnieniu pracujący z zewnętrznym układem silnego ujemnego sprzężenia zwrotnego, które zapewnia lepszą stałość pracy, zwiększa zakres dynamiki, poprawia liniowość i poszerza pasmo przenoszenia wzmacniacza.

Wzmacniacze operacyjne w zależności od charakterystyki częstotliwościowej lub przejściowej mogą dokonywać operacji dodawania, odejmowania, całkowania, różniczkowania, logarytmowania i wielu innych i dlatego są stosowane w maszynach liczących, w przetwornikach analogowo-cyfrowych (A / D) i cyfrowo-analogowych (D / A) oraz w układach pomiarowych.

Idealny wzmacniacz operacyjny powinien charakteryzować się następującymi właściwościami:

• nieskończenie dużym wzmocnieniem przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego (K_u → ∞),

• nieskończenie szerokim pasmem przenoszenia częstotliwości,

• nieskończenie dużą impedancją wejściową,

• impedancją wyjściową równą zeru,

• napięciem wyjściowym równym zeru przy równości napięć wejściowych,

• nieskończenie dużym dopuszczalnym prądem wyjściowym,

• zerowym prądem wejściowym,

• wzmocnieniem idealnie różnicowym, tzn. nieskończenie dużym współczynnikiem tłumienia sygnału nieróżnicowego,

• zachowaniem powyższych właściwości przy zmianach temperatury.

Powyżej podane właściwości idealnego wzmacniacza operacyjnego stanowią granicę teoretyczną do której dąży się przy projektowaniu i produkcji tych układów. Odgrywają one także ważną rolę podczas przybliżonej ich analizy.

W rzeczywistości uzyskuje się bardzo duże wartości rezystancji wejściowej, wzmocnienia, pasma częstotliwości.

2. Przebieg ćwiczenia.

Zaprojektowanie i zmontowanie układu o zadanym wzmocnieniu

3. Wyniki pomiarów:

Uwe [V]	Uwy [V]				-0,38	3,67
10,19	-12,97				-0,57	5,56
9,4	-12,97				-0,68	6,66
6,02	-12,97				-0,88	8,71
1,5	-12,97				-1,05	10,32
1,43	-12,96				-1,17	11,54
1,39	-12,95				-1,19	11,76
1,34	-12,94				-1,2	11,92
1,33	-12,93				-1,22	11,98
1,32	-12,92				-1,23	12,11
1,29	-12,87				-1,26	12,4
1,27	-12,77				-1,3	12,87
1,23	-12,38				-1,32	13,02
1,21	-12,21				-1,33	13,08
1,2	-12				-1,35	13,35
1,16	-11,67				-1,38	13,65
1,05	-10,58				-1,41	13,9
0,96	-9,65				-1,45	14,3
0,83	-8,67				-1,85	14,3
0,75	-7,57				-6	14,3
0,7	-7,05
0,56	-5,72
0,44	-4,53
0,32	-3,31
0,23	-2,39
0,01	-0,25

4. Wnioski:

Wykres przedstawia charakterystykę wzmocnienia napięciowego rzeczywistego wzmacniacza operacyjnego. Z tego powodu wykres odbiega od idealnego: nie jest symetryczny względem początku układu, charakterystyka nie jest liniowa, poziomy nasycenia nie są stałe.

Aby zrealizować wzmocnienie dodatnie, dysponując wzmacniaczem odwracającym, należy zastosować połączenie kaskadowe.

Wówczas wzmocnienie