ZESPÓŁ SZKÓŁ ELEKTRONICZNO-ELEKTRYCZNYCH

W KOSZALINIE

Instrukcja do ćwiczenia

Temat ćwiczenia:

Badanie wzmacniaczy operacyjnych.

Koszalin rok szk. 2002/2003

1. Pomiar wzmacniacza operacyjnego z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego.

1. 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 U_G = 2V i częstotliwości f = 100 Hz. Zmierzyć napięcie U₁ i U₂. Zmierzone wartości podstawić do poniższego wzoru i obliczyć wzmocnienie napięciowe.

K_UR = 100
[V/V]

2. Pomiar pasma przenoszenia wzmacniacza operacyjnego bez pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Na wejście układu z rys. 1 podać sygnał sinusoidalny o wartości U_G = 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

2. Pomiary wzmacniacza operacyjnego z pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego.

1. Pomiar współczynnika tłumienia sygnału sumacyjnego.

Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.

Rys. 2 Układ pomiarowy do pomiaru współczynnika tłumienia sygnału sumacyjnego H_s.

Dane elementów:

R₁ = 100 Ω U₁ = 3 V

R₂ = 10 kΩ f = 1 kHz

Współczynnik sygnału sumacyjnego H_s wyznaczyć z zależności:

H_s =

U1	3V
U2
Hs

2. Pomiary wzmacniacza odwracającego.

Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.

Rys. 3. Układ pomiarowy do pomiaru parametrów wzmacniacza odwracającego.

1. Pomiar wzmocnienia napięciowego K_UR i pasma przenoszenia

Zmierzyć wzmocnienie napięciowe K_UR wzmacniacza dla dwóch różnych wartości ujemnego sprzężenia zwrotnego. Dane pomiarowe podane są w tabeli poniżej. W sprawozdaniu porównać wyniki pomiarów z obliczonymi wartościami wzmocnienia.

K_UR =
K_UR(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]

2. Pomiar rezystancji wejściowej R_we.

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

3. Pomiar rezystancji wyjściowej R_wy.

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 R_d =
. Następnie do wyjścia wzmacniacza dołączyć opornicę dekadową R_d. 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 R_d 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]

3. Pomiary wzmacniacza nieodwracającego.

1. Pomiar wzmocnienia napięciowego K_un.

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 K_un dla dwóch wartości pary rezystorów R₁ i R₂.

Wzmocnienie wyznaczyć z zależności:

K_un =

Wyniki pomiarów porównać z obliczeniami:

K_un =

Wyniki przedstawić w tabelce.

		R1= 1kΩ R2=10 kΩ	R1= 1kΩ R2=100kΩ
U1	[mV]
KUn	[V/V]
KUn (obol.)	[V/V]

2. Pomiar rezystancji wejściowej R_we,

Zbudować układ pomiarowy jak na rysunku poniżej.

Pomiaru rezystancji wejściowej dokonać analogicznie jak w punkcie 2.2.B. Warunki pomiaru:

f = 1kHz U₁= 30mV

4. Pomiar wtórnika napięciowego.

1. 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 U_2. Wzmocnienie wyznaczyć ze wzoru:

=

2. 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 U­_2. 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]

3. 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:

R_we =

R_we =...................[M

4. 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 R_d - odłączony). Następnie dołączyć do wyjścia rezystor dekadowy R_d o takiej rezystancji, aby napięcie wyjściowe U₂ zmalało do połowy wartości pierwotnej tzn. do 1V. Wartość rezystancji wyjściowej R_wy­ odczytać z nastawień na rezystorze dekadowym R_d. Wynik zanotować w protokole pomiarów.

R_wy =..............[
]

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

---