Laboratorium z Analizy i projektowania komputerowego

Temat: Badanie wzmacniacza operacyjnego

Paweł Wyszyński

Arkadiusz Żanowski

Tomasz Zajkowski

Badanie wzmacniaczy operacyjnych.

1. Wzmacniacz operacyjny w układzie odwracającym:

Badany układ jest układem wzmacniacza odwracającego. Wzmocnienie napieciowe układu można zapisać następującym wzorem:
. Rezystancja wejściowa układu określona jest zależnością
. Układ jest objęty ujemnym sprzężeniem zwrotnym co wpływa na zmniejszenie rezystancji wyjściowej
gdzie: ko - wzmocnienie układu z otwartą pętlą.

Dla powyższego układu przeprowadzona została analiza częstotliwościowa oraz czasowa. Analizując wykres 1 stwierdzamy że badany układ bardzo dobrze przenosi częstotliwości w zakresie od 10 Hz do 20 kHz. W paśmie przenoszenia cechuje się on wzmocnieniem rzędu 24 dB. Wykres 2 przedstawia analizę czasową badanego układu. Widzimy, że przebieg napięcia wejściowego o wartości międzyszczytowej 20mV jest wzmacniany do wartości międzyszczytowej 400 mV. Napięcie wyjściowe jest obrócone względem napięcia wejściowego o kąt
, jest to wynikiem podania napięcia wejściowego na wejście odwracające układu wzmacniacza. Przenoszony sygnał mimo dużego wzmocnienia nie posiada widocznych zniekształceń co potwierdza słuszność stosowania tego typu układów u praktyce.

2. Wzmacniacz operacyjny w układzie całkującym.

Badany układ wykonuje operację całkowania sygnału wejściowego. Realizowana ona jest ono za pomocą kondensatora umieszczonego w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Dla powyższego układu prawdziwe są następujące zależności:

Wzmocnienie napięciowe układu :
więc:
- zależność ta dowodzi, że w układzie faktycznie zachodzi operacja całkowania.

Dla powyższego układu także została przeprowadzona analiza czasowa i częstotliwościowa

Analizując wykres 3 stwierdzamy, że badany układ przenosił częstotliwości od 1Hz do 20kHz. Wzmocnienie sygnału w paśmie przenoszenia wynosiło 40 dB. Efekt całkowania jest widoczny na wykresie 4. Na wejście układu podajemy przebieg prostokątny, w wyniku operacji całkowania otrzymujemy przebieg trójkątny. Układy całkujące znajdują szerokie zastosowanie między innymi tam gdzie zachodzi potrzeba zamiany kształtu sygnału wejściowego (np.: w generatorach )

---