Tercha Wojciech 15.06.2009r.

L 06

Sprawozdanie z Laboratorium nr.7

Wzmacniacz Operacyjny w Układach Liniowych

Naszym zadaniem na laboratorium było zaprojektowanie wzmacniacza operacyjnego. Zanim przystąpiliśmy do wykonywania pomiarów, wykonaliśmy odpowiednie obliczenia projektowe i obliczyliśmy R₁ i R₂ przy założeniu ze Ku = 31V:

R₁ = 6 kΩ

R₂ = 180 kΩ

Ze względu na brak takich elementów w pracowni, użyliśmy elementów o zbliżonych parametrach, a mianowicie zastosowaliśmy:

R₁ = 5,6 kΩ

R₂ = 156 kΩ

Nasz schemat do pomiarów wyglądał następująco:

Następnie przystąpiliśmy do pomiarów charakterystyki wzmacniacza operacyjnego z rezystancyjnym obwodem sprzężenia zwrotnego, po wmontowaniu kolejno, rezystorów na podstawkę należy zmierzyliśmy charakterystyki częstotliwościowe (amplitudową kU (f) i fazową ϕ(f)) wzmacniacza.

Wykorzystaliśmy do tego celu generator sinusoidalny przestrajany oraz oscyloskop cyfrowy, wyniki zostały zawarte w protokole pomiarowym.

Uwe	Uwy	F[Hz]	fi	Ku	Ku [dB]
0,2	1,2	20	180	6	15,56303
0,2	1,25	27	179	6,25	15,9176
0,201	1,25	32	184	6,218905	15,87428
0,2	1,27	50	180	6,35	16,05547
0,2	1,28	58	179	6,4	16,1236
0,288	5,13	100	180	17,8125	25,0145
0,288	5,13	200	181	17,8125	25,0145
0,288	5	500	193	17,36111	24,79155
0,288	4,69	1000	204	16,28472	24,23561
0,288	3,81	2400	215	13,22917	22,43065
0,288	2,6	5000	227	9,027778	19,11162
0,288	1,6	10000	230	5,555556	14,89455
0,288	0,7	20000	241	2,430556	7,714111
0,288	0,45	30000	243	1,5625	3,876401
0,288	0,38	35000	247	1,319444	2,407822

Charakterystyka Amplitudowa:

Charakterystyka Fazowa:

Następnie zmierzyliśmy szybkość zmiany napięcia wyjściowego w naszym wzmacniaczu, zastosowaliśmy do tego generator impulsów prostokątnych.

∆U= 11V

S= 0,947V/µs

Następnie mieliśmy wykonać pomiar charakterystyk wzmacniacza kształtowanych za pomocą elementów R i C włączonych w obwód sprzężenia zwrotnego.

Do naszego układu zastosowaliśmy R= 465Ω i C= 220µF.

Uwe[V]	Uwy[V]	F	K[db]
0,00085	0,0133	0,263	23,88865
0,00085	0,02	0,412	27,43222
0,00085	0,3	0,595	31
0,00085	0,037	0,738	32,77566
0,000859	0,044	0,87	34,18919
0,000815	0,12	3,05	43,36047
0,00078	0,14	3,9	45,08067
0,000745	0,16	5,12	46,63927
0,0007	0,18	6,1	48,20349
0,000628	0,23	8,5	51,27536
0,000582	0,25	10	52,66034
0,000518	0,28	20	54,65657
0,000542	0,24	41	52,92424
0,0006	0,2	60	50,45757
0,000635	0,16	80	48,02693
0,000658	0,15	100	47,15731
0,000674	0,14	120	46,34936
0,000726	0,07	200	39,68323
0,00071	0,002	624	8,995433
0,00059	0,0018	800	9,68841

Wnioski:

Wzmocnienie w naszym układzie wyniosło około 20 V/V, dolna częstotliwość wyniosła około 10 Hz.

Maksymalna szybkość zmian napięcia wyjściowego zależy od wartości wzmocnienia

układu ze wzmacniaczem scalonym, dlatego aby wyznaczyć szybkość narastania powinno się dokonywać tego w układzie wtórnika napięciowego o wzmocnieniu równym 1.

Otrzymana przez nas wartość S= 0,947V/µs, zaś wartość katalogowa znajduje się w przedziale: 0,5 - 100V/us.

Dane katalogowe układu scalonego μA741:

Wzmocnienie napięciowe z otwartą pętlą Auo	- V/V
Wejściowe napięcie niezrównoważenia Uio	0,5 -50 mV
Wejściowy prąd polaryzujący	1nA - 5uA
Wejściowy prąd niezrównoważenia Iio	0,5nA - 0,5uA
Współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego CMRR	70 - 100dB
Rezystancja wyjściowa R0	50 - 200Ω
Częstotliwość graniczna f1	1 - 100Mhz
Czas narastania odpowiedzi impulsowej dla wzmacniacza napięciowego równego 1	10 ns - 10us
Szybkość zmian napięcia wyjściowego Suom	0,5 - 100V/us

Nasze wyniki różnią się od założeń projektowych. Zostało to spowodowane kilkoma czynnikami. Między innymi brakiem odpowiednich elementów w pracowni, ponadto podczas pomiarów wynikły kłopoty z wykonaniem pomiarów spowodowane problemami ze sprzętem dostępnym w naszej pracowni, przez co nasze wyniki różnią się od tych które powinniśmy uzyskać.

---