ZESPÓŁ SZKÓŁ ELEKTRONICZNO-ELEKTRYCZNYCH
W KOSZALINIE
Instrukcja do ćwiczenia
Temat ćwiczenia:
Badanie wzmacniaczy operacyjnych.
Koszalin rok szk. 2002/2003
Pomiar wzmacniacza operacyjnego z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego.
Pomiar wzmocnienia napięciowego.
Rys. 1. Układ pomiarowy do pomiaru wzmocnienia napięciowego bez pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Dane elementów:
R1 = R4 = 20 kΩ
R2 = 99 kΩ
R3 = 1 kΩ
C = 470 pF
Na wejście układu z rys. 1 podać sygnał z generatora o napięciu UG = 2V i częstotliwości f = 100 Hz. Zmierzyć napięcie U1 i U2. Zmierzone wartości podstawić do poniższego wzoru i obliczyć wzmocnienie napięciowe.
KUR = 100
[V/V]
Pomiar pasma przenoszenia wzmacniacza operacyjnego bez pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Na wejście układu z rys. 1 podać sygnał sinusoidalny o wartości UG = 2V. Mierzyć napięcie U2 zmieniając częstotliwość sygnału w zakresie od 100 Hz do 1000 kHz. Wyniki zanotować w tabeli i wykonać wykres U2 = f(f). Określić górną częstotliwość graniczną przenoszonego pasma. Na osi częstotliwości zastosować skalę logarytmiczną.
f |
[kHz] |
10Hz |
100 Hz |
1k Hz |
5k Hz |
10k Hz |
50kHz |
100kHz |
300kHz |
600kHz |
1 MHz |
U2 |
[V] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2
f
Pomiary wzmacniacza operacyjnego z pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego.
Pomiar współczynnika tłumienia sygnału sumacyjnego.
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
Rys. 2 Układ pomiarowy do pomiaru współczynnika tłumienia sygnału sumacyjnego Hs.
Dane elementów:
R1 = 100 Ω U1 = 3 V
R2 = 10 kΩ f = 1 kHz
Współczynnik sygnału sumacyjnego Hs wyznaczyć z zależności:
Hs =
U1 |
3V |
U2 |
|
Hs |
|
Pomiary wzmacniacza odwracającego.
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
Rys. 3. Układ pomiarowy do pomiaru parametrów wzmacniacza odwracającego.
Pomiar wzmocnienia napięciowego KUR i pasma przenoszenia
Zmierzyć wzmocnienie napięciowe KUR wzmacniacza dla dwóch różnych wartości ujemnego sprzężenia zwrotnego. Dane pomiarowe podane są w tabeli poniżej. W sprawozdaniu porównać wyniki pomiarów z obliczonymi wartościami wzmocnienia.
KUR =
KUR(obl) =
R1= 1kΩ R2=10 kΩ |
U1 |
[mV] |
300 |
KUR |
|
KUR(obl) |
|
|
U2 |
[mV] |
|
|
|
|
|
R1= 1kΩ R2=100 kΩ |
U1 |
[mV] |
30 |
KUR |
|
KUR(obl) |
|
|
U2 |
[mV] |
|
|
|
|
|
Dla dwóch par rezystorów R1 i R2 wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza odwracającego. W sprawozdaniu wykonać wykres charakterystyki częstotliwościowej i ja jego podstawie określić górną częstotliwość graniczną. Należy pamiętać o logarytmicznej skali na osi częstotliwości. Wyniki zanotować w tabelce poniżej. Na wejście podać sygnał sinusoidalny o poziomie U1 = 100 mV.
R1= 1kΩ R2=10 kΩ |
f |
[kHz] |
10Hz |
100 Hz |
1k Hz |
5k Hz |
10k Hz |
50kHz |
100kHz |
300kHz |
600kHz |
1 MHz |
|
U2 |
[V] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1= 1kΩ R2=100 kΩ |
f |
[kHz] |
10Hz |
100 Hz |
1k Hz |
5k Hz |
10k Hz |
50kHz |
100kHz |
300kHz |
600kHz |
1 MHz |
|
U2 |
[V] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pomiar rezystancji wejściowej Rwe.
Do pomiaru rezystancji wejściowej zbudować układ jak na rysunku poniżej.
Na wejście wzmacniacza podać sygnał sinusoidalny o wartości U1 = 30mV. Miernikiem V645 jako mikroamperomierz zmierzyć prąd wejściowy i wyznaczyć z prawa Ohma rezystancję wejściową.
R =
Wyniki zanotować w tabelce:
|
Uwe [mV] |
Iwe [mA] |
Rwe [Ω] |
R1= 1kΩ R2= 10kΩ |
|
|
|
R1= 10kΩ R2= 100kΩ |
|
|
|
Pomiar rezystancji wyjściowej Rwy.
Do pomiaru rezystancji wyjściowej zbudować poniższy układ pomiarowy.
Na wejście wzmacniacza podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości 1 kHz i o takim poziomie aby na wyjściu wzmacniacza uzyskać sygnał U2 = 2V bez obciążenia Rd =
. Następnie do wyjścia wzmacniacza dołączyć opornicę dekadową Rd. Na opornicy ustawić taką wartość rezystancji, aby na wyjściu napięcie U2 zmalało do połowy tzn. do 1V. W takim przypadku wartość rezystancji ustawionej na opornicy Rd jest równa rezystancji wyjściowej wzmacniacza. Pomiaru rezystancji wyjściowej dokonać dla dwóch różnych wartości rezystorów R1 i R2.
Wyniki zanotować w tabelce.
R1= 100 Ω R2=10 kΩ |
Rwy |
[Ω] |
|
R1= 1kΩ R2=10 kΩ |
Rwy |
[Ω] |
|
Pomiary wzmacniacza nieodwracającego.
Pomiar wzmocnienia napięciowego Kun.
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
Na wejście wzmacniacza podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości 1kHz i takiej wartości napięcia U1, aby na wyjściu uzyskać sygnał U2 = 2V. Wyznaczyć wzmocnienie napięciowe Kun dla dwóch wartości pary rezystorów R1 i R2.
Wzmocnienie wyznaczyć z zależności:
Kun =
Wyniki pomiarów porównać z obliczeniami:
Kun =
Wyniki przedstawić w tabelce.
|
R1= 1kΩ R2=10 kΩ |
R1= 1kΩ R2=100kΩ |
|
U1 |
[mV] |
|
|
KUn |
[V/V] |
|
|
KUn (obol.) |
[V/V] |
|
|
Pomiar rezystancji wejściowej Rwe,
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
Pomiaru rezystancji wejściowej dokonać analogicznie jak w punkcie 2.2.B. Warunki pomiaru:
f = 1kHz U1= 30mV
Pomiar wtórnika napięciowego.
Pomiar wzmocnienia napięciowego.
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
Na wejście wtórnika napięciowego podać sygnał o częstotliwości f= 1kHz i o poziomie U1 = 1V. Zmierzyć napięcie wyjściowe U2. Wzmocnienie wyznaczyć ze wzoru:
=
Pomiar pasma przenoszenia.
Na wejście układu podać sygnał sinusoidalny o napięciu U1=2V. Zmieniać częstotliwość sygnału w zakresie od 10 Hz do 2 MHz jednocześnie mierzyć napięcie wyjściowe U2. Wyniki zanotować w tabelce i sporządzić wykres U2 = f(f). Na podstawie wykresu wyznaczyć (jeśli to możliwe) górną częstotliwość graniczną. (na osi częstotliwości zastosować podziałkę logarytmiczną).
f |
[kHz] |
0,01 |
0,1 |
1 |
10 |
100 |
300 |
600 |
1MHz |
1,2 |
1,5 |
2,0 |
U2 |
[V] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pomiar impedancji wejściowej.
Na wejście układu podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości f=1kHz i poziomie U1= 2V. Multimetrem V640 zmierzyć prąd wejściowy I1. Wyznaczyć rezystancję wejściową według wzoru:
Rwe =
Rwe =...................[M
Pomiar impedancji wyjściowej.
Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.
Na wejście podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości f=1kHz i poziomie takim, aby na wyjściu uzyskać napięcie U2 = 2V bez obciążenia (rezystor dekadowy Rd - odłączony). Następnie dołączyć do wyjścia rezystor dekadowy Rd o takiej rezystancji, aby napięcie wyjściowe U2 zmalało do połowy wartości pierwotnej tzn. do 1V. Wartość rezystancji wyjściowej Rwy odczytać z nastawień na rezystorze dekadowym Rd. Wynik zanotować w protokole pomiarów.
Rwy =..............[
]
W sprawozdaniu porównać parametry wszystkich badanych układów.
2
9
Instrukcja do ćwiczenia
6
Badanie wzmacniaczy operacyjnych.
9
Instrukcja do ćwiczenia.
1
Instrukcja do ćwiczenia
Ω