Zespół Szkół Elektrycznych nr 1 w Poznaniu			Pracownia elektryczna i elektroniczna
Kamil Piechowiak			Temat: Badanie aktywnego układu całkującego.				Ćwiczenie 5
Rok szkolny 03/04	Klasa IV4	Grupa 6	Data wykonania 23.10.03	Data oddania 30.10.03	Ocena	Podpis	Numer w dzienniku 14

1. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie polega na podaniu napięć zewnętrznych i wewnętrznych i badaniu ich, reakcji układu (na oscyloskopie). Na różne napięcia podawane na układ całkujący oraz na układ komparatorów, w który wyposażony jest układ.

2. Wiadomości teoretyczne

Wzmacniacz operacyjny w układzie całkującym

a) Właściwości układu

- skokowa zmiana sygnału na wejściu powoduje liniową zmianę sygnału na wyjściu

- układ jest pamięcią analogową, ma własności pamiętające

- ma zdolność sprawdzania uchybu regulacji do zera

- układ jest niestabilny, nie ma stanu ustalonego

- stosowany jest jako część składowa regulatora

3. Przebieg ćwiczenia

- połączenie układu według schematu: zasilacz, układ całkujący, oscyloskop

- sprawdzenie wyjścia A układu całkującego i obserwacja jego charakterystyki na oscyloskopie

- obserwowanie charakterystyk uzyskanych na wyjściach B i C.

Uwaga:

Zewnętrzne napięcie do układu można podawać tylko wtedy, gdy odpowiedni przełącznik jest w pozycji środkowej. Gdy przełącznik jest w pozycji górnej lub dolnej to na wejście układu podawane jest napięcie wewnętrzne. Należy także bezwzględnie przestrzegać właściwej polaryzacji wejść oraz nie przekraczać wartości podawanego napięcia 15V.

Schemat układu:

Okazuje się, że napięcie po całkowaniu jest napięciem liniowo narastającym lub opadającym począwszy od wartości początkowej U₀. Dla układu całkującego lub we wzmacniaczu operacyjnym należy jeszcze uwzględnić, że zmiana napięcia wyjściowego jest przeciwna do znaku napięcia wejściowego, co wynika z ujemnego sprzężenia zwrotnego. W układzie badanym napięcie całkujące może przyjmować wartości zarówno dodatnie jak i ujemne. W układzie tym mamy do dyspozycji 2 niezależne regulowane potencjometrami napięcia wzorcowe +U₃ i -U₄ podawane na wejście odwracające komparatorów, które objęte są niewielkim dodatnim sprzężeniem zwrotnym (ze względu na diodę występuje tylko ono dla napięć dodatnich na wyjściu komparatorów) wprowadzających małą pętlę histerezy i zwiększającym ich pewność pracy. Należy tutaj zwrócić uwagę, że porównujemy różnice napięcia wyjściowego i odpowiedniego napięcia odniesienia z potencjałem masy. Z wyjść komparatorów B i C sygnał sterowania dostaje się do obwodu logiki sterującej kluczami wejściowymi, (jeżeli jeden klucz jest otwarty to drugi jest zamknięty). Na wejście +U₁ podajemy wewnętrzne lub zewnętrzne napięcie dodatnie natomiast na wejście -U₀ napięcie ujemne. Następnie podlegają one operacji całkowania. Klucze określające, z którego wejścia (U₁ lub U₀) napięcia będą całkowane, załączane są na przemian przez załączenie się stanu wysokiego na odpowiednim wyjściu cyfrowym D lub E. Zatem podczas całkowania napięcia U₁ na wyjściu d panuje stan wysoki a w czasie całkowania napięcia U₀ log1 pojawia się na wyjściu E. Stwarza to możliwość dodatkowego pomiaru czasu trwania obu faz całkowania przy wykorzystaniu cyfrowych mierników okresu. Sygnał po całkowaniu dostępny jest na wyprowadzeniu A. Wzór opisujący całkowanie to U = (1÷RC)x Uwe t gdzie U to wartość napięcia wyjściowego na wyjściu A.

Uwe - wartość napięcia wejściowego

T- czas jednego cyklu całkowania odczytany z wyjść D lub E

4. Wykresy

wyjście A: char. 1 - regulując U₃ i U₄ zmienia char. 2 - czas opadania

się czas opadania i narastania wyrównany z czasem narastania

char. 3 - to samo co w char. 1 char 4 - to samo co w char. 1

wyjście B wyjście C

reg. U₃ - zmiana szerokości impulsów regul. U₃ - zmiana częstotliwości

U₄ - zmiana częst. impulsów U₄ - zmiana szybkości przesuwania

wyjście D wyjście E char. 1

reg .U₃ - szybkość przesuwania reg. U₃ - szybkość przesuwania

U₄ - szerokość kresek U₄ - szerokość kresek

char. 2 - to samo co w char 1 wyjścia E

5. Wykaz przyrządów

- woltomierz ZSE III /103/69

- oscyloskop C1 - 118A

- układ całkujący

- zasilacz wielozakresowy

- zasilacz regulowany

6. Wnioski

we

R

R

C

wy

Uwe

t₀

t₁

t₂

-U₄

+U₃

A

-U₀

+U₁

Uwy

t

t

Logika

C

B

D

E

U_wy

U_wy

U_wy

U_wy

U_wy

U_wy

U_wy

U_wy

U_wy

t

t

t

t

t

t

t

t

t

---