POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI	Piątek 8.15 - 11.00
LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH GRUPA NR 3	Sprawozdanie z ćwiczenia nr 5 Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych do liniowego przekształcania sygnałów
DATA WYKONANIA: 1999-10-29		OCENA:

1. Projekt

Jako przygotowanie do ćwiczenia należało zaprojektować integrator o następujących parametrach :

• częstotliwość górna fg=4 [kHz]

• wzmocnienie Ku=4 [V/V]

Jako rozwiązanie układowe został wybrany integrator Miller'a. Ze względu na ograniczenia dotyczące ilości dostępnych na laboratorium elementów oraz możliwości łączeniowych wartości elementów dobrano w przybliżeniu.

Założono C=4,7 nF, stąd rezystor R obliczamy ze wzoru :

czyli mamy R=8465 Ω

przyjęto R=6,8 kΩ

Ze względu na minimalizację wejściowego prądu polaryzacji rezystor Rd powinien mieć taką samą wartość jak (R+Rg). Ponieważ Rg=50 Ω, to można przyjąć Rd=6,8 kΩ.

Rezystor Ru definiuje wartość wzmocnienia. Ponieważ ma ono wynosić 4, więc Ru=4R. Stąd mamy Ru=27,2 kΩ. Przyjęto Ru=33 kΩ.

Schemat ideowy układu :

2. Pomiary

1. Oscylogram przebiegu wyjściowego

Zostały przerysowane dwa oscylogramy - dla f=1 kHz i f=4 kHz. Wynika z nich, że układ zachowywał się poprawnie, tzn. jego częstotliwość górna wynosiła ok. 4 kHz a wzmocnienie osiągało wartość zbliżoną do 5 (mniejszy rezystor R).

2. Ustalenie zakresu częstotliwości poprawnego całkowania

• dla R=6,8 kΩ

• C=47 pF

Częstotliwość dolna f_d=61 kHz

Częstotliwość górna f_g=180 kHz

• C=4,7 nF

Częstotliwość dolna f_d=6,3 kHz

Częstotliwość górna f_g=13,9 kHz

• C=10 nF

Częstotliwość dolna f_d=2,3 kHz

Częstotliwość górna f_g=8 kHz

• dla C=4,7 nF

• R=470 Ω

Częstotliwość dolna f_d=4,5 kHz

Częstotliwość górna f_g=8 kHz

• R=33 kΩ

Częstotliwość dolna f_d=4,7 kHz

Częstotliwość górna f_g=9,4 kHz

1. 
   Charakterystyka amplitudowa układu :

3. Wnioski

1. Zaprojektowany układ działał poprawnie i został uruchomiony bez problemów. Niestety, ze względów formalnych (konieczność uzyskania zgody prowadzącego na włączenie zasilania) pomiary rozpoczęto z pewnym opóźnieniem. Dodatkowym utrudnieniem okazała się regulacja oscyloskopu, który miał poprzestawiane (celowo ?) przełączniki odpowiadające za synchronizację. Wytrwałość zaowocowała uzyskaniem stabilnego obrazu po ok. 15 minutach.

2. Przerysowane oscylogramy obrazują pracę układu dla dwóch wybranych częstotliwości. Ich przebieg jest zgodny z teorią, choć wzmocnienie układu obliczone przy pomocy wartości odczytanych z woltomierzy odbiega od założonego. Wynika to zapewne z faktu, iż woltomierze te nie są przystosowane do pomiarów przebiegów innych niż sinusoidalne, w związku z czym wskazywały wartości odniesione do sinusoidy. Nie da się też tych wartości porównać, gdyż sygnał wejściowy i wyjściowy różniły się od siebie dość znacznie.

3. Z pomiarów dokonanych w punkcie 3. wynika, że zmiana pojemności kondensatora C pociąga za sobą zmianę pasma, w którym układ poprawnie realizuje funkcję całkowania. Zmniejszanie tejże przesuwa pasmo w kierunku wyższych częstotliwości oraz poszerza je. Wyniki dla rezystora są inne niż opisuje teoria, jednakże pomiar dokonywany metodą oscyloskopową daje jedynie ogólne wyobrażenie o charakterze zmian zamiast dokładnych wartości (co zostało to potwierdzone przez prowadzącego zajęcia). Można zatem założyć, że wyniki dotyczące zmiany rezystancji są obarczone błędem metody.

4. Charakterystyka częstotliwościowa układu zgadza się z teoretyczną. Częstotliwość bieguna można przyjąć na ok. 3 kHz, co nie zgadza się z obliczeniami, ale uwzględniając tolerancje elementów oraz ich wartości (nie całkiem zgodne z zaprojektowanymi), mieści się ona w granicach błędu. Zgodnie z teorią wykres odpowiada charakterystyce filtru dolnoprzepustowego o częstotliwości górnej ok. 1 kHz. Stąd też wynika, że dopiero dla częstotliwości prostokątnego sygnału wejściowego powyżej tej granicy układ zaczyna poprawnie całkować (ze względu na ograniczanie bardzo szerokiego widma impulsów prostokątnych).

---