Sprawozdanie - badanie wzmacniacza operacyjnego działającego jako komparator

1. Budowa układów:

Rys.1

Rys. 2

Rys. 3

2. Elementy obwodów:

• generator napięcia (stałego),

• wzmacniacz operacyjny (CA324)

• Kondensator 10 nF

• 3 rezystory

- 2x 37,9 K

- 100 K

3. Informacje ogólne:

- celem naszych badań w laboratorium technicznym było zbadanie wzmacniacza operacyjnego pracującego w szczególnym układzie. Mianowicie jako komparator. Komparator jest układem który porównuje napięcia bądź prądy przyłożone do wejść czego efektem na wyjściu jest pojawienie się jednego z dwóch stanów. Zerowego bądź jedynkowego. Komparator jest więc analogowo-cyfrowym jednobitowym przetwornikiem pracujący pomiędzy układami analogowymi a cyfrowymi.

4. Ćwiczenia z komparatorem:

1. Przy napięciu zasilania wzmacniacza (12V) mieliśmy określić najwyższą i najniższą wartość nasycenia napięcia na wyjściu wzmacniacza.

U₁ = 10,83V

U₂ = 0,9 V

Wartości te to napięcia przy jakich komparator przechodzi ze stanu 0 na 1 i odwrotnie.

2. Dokonać pomiaru prądu polaryzacji w zakresie pracy wzmacniacza.

U_R = 2,4 mV

Aby wyznaczyć prąd polaryzacji trzeba było na wejściu wzmacniacza dołączyć opornik. W naszym przypadku było to 100 K
.

Wejściowy prąd polaryzacji warunkuje prawidłową pracę wzmacniacza.

3. Określić wartość wejściowego prądu niezrównoważeni wzmacniacza.

Wejściowy prąd niezrównoważenia wzmacniacza to prąd występujący między wejściami wzmacniacza przy którym na wyjściu utrzymuje się stan zerowy.

Wejściowy prąd niezrównoważenia jest bardzo mały. Prawie niezauważalny.

4. Sprawdzić progi przełączania napięć na wyjściu przy pracy komparatora z dodatnim sprzężeniem zwrotnym.

Do układu tego dołączono kondensator, aby ustabilizował napięcie wejściowe.

U₁ = 10,74 V

U₂ = 0,6 V

5. Wyznaczyć częstotliwość sygnału na wyjściu wzmacniacza.

f_WY = 426,7 Hz

6. Zmierzyć częstotliwość na wyjściu generatora.

f_G = 0 Hz

7. Wyznaczyć wpływ zmian napięcia zasilania na częstotliwość sygnału wyjściowego.

UZAS (V)	f (Hz)
12,05	426,7
7,6	425,4
5,7	421,5
4,8	411
4	402
3,7	380
3,4	350
3	330
2,5	185
2,4	0

Na wykresie możemy zauważyć że wraz ze spadkiem napięcia zasilania wzmacniacza częstotliwość sygnału wyjściowego maleje. Co warto zauważyć to fakt że przy zasilaniu 2,4 V częstotliwość sygnału całkowicie zanika. Może to świadczyć o pojawieniu się 0 na wyjściu komparatora.

6. WNIOSKI:

-zadaniem analogowego komparatora napięcia jest wytworzenie sygnału logicznego 0 lub 1 na wyjściu w zależności od znaku różnicy napięć wejściowych. Komparator, jest, więc, elementarnym jednobitowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym i stanowi ogniwo pośrednie między układami analogowymi i cyfrowymi. Innymi słowy zamienia on dowolny (mieszczący się oczywiście w granicach rozsądku) przebieg analogowy na proporcjonalny, dwustanowy przebieg cyfrowy. Komparator służy, więc, do porównywania dwóch napięć (stałych lub zmiennych) doprowadzonych do jego wejść. Pojawienie się różnicy napięć rzędu ułamka mV między wejściami komparatora wywołuje skokową zmianę poziomu napięcia na wyjściu. Poziom napięcia wyjściowego jest wysoki albo niski, zależnie od znaku różnicy napięć wejściowych. Jeżeli napięcie wejściowe U_I podane na końcówkę odwracającą komparatora jest mniejsze od napięcia odniesienia Ur podawanego na końcówkę nieodwracającą, to napięcie wyjściowe przyjmuje poziom wysoki. 

---