Ćw. 6. Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych (płytka
Transkrypt
Ćw. 6. Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych (płytka
Ćw. 6. Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych (płytka wzm. I) Celem ćwiczenia jest poznanie i przetestowanie podstawowych układów pracy wzmacniacza operacyjnego w zastosowaniach liniowych, takich jak: wzmacniacz napięciowy nieodwracający, wzmacniacz odwracający, sumator, wzmacniacz różnicowy. Sam wzmacniacz operacyjny może być w niniejszym ćwiczeniu traktowany jak wzmacniacz (niemal) idealny. Właściwości idealnego wzmacniacza operacyjnego • • • • • • nieskończenie duże wzmocnienie napięciowe sygnałów różnicowych (Ku diff → ∞) idealne tłumienie (zerowe wzmocnienie) sygnału wspólnego (CMRR→ ∞) prądy wejściowe równe zeru, idealne zrównoważenie (zero na wyjściu przy zerowym różnicowym napięciu wejściowym), zachowanie w/w cech niezależnie od częstotliwości (nieskończenie szerokie pasmo przenoszenia wzmacniacza) nieograniczone napięcie wyjściowe i prąd wyjściowy (ograniczenia wzmacniaczy realnych: napięcia nasycenia, prąd ok.20mA) Zadania do wykonania w trakcie ćwiczenia: • • • Zrealizować zadane schematy połączeń dobierając odpowiednio elementy układu Wyznaczyć charakterystyki przejściowe pierwszych trzech układów, zdejmując je “punkt po punkcie”, a także posługując się szybką metodą z użyciem generatora i oscyloskopu Zbadać zachowanie się wszystkich układów dla różnych poziomów napięć wejściowych, używając przy tym jako sygnałów wejściowych napięcia z generatora, a także napięć stałych z dzielników napięcia (potencjometrów). 1. Wzmacniacz odwracający. ku = − 1 R2 R1 Posługując się dostępnymi rezystorami dobrać trzy różne wzmocnienia wzmacniacza (np.: -0.1; -1; -10; -50). Dla ustawionych wartości wykreślić charakterystyki przejściowe (także z punktami nasycenia, jeśli takie wystąpią). 2. Wzmacniacz nieodwracający ku = R1 + R2 R1 Posługując się dostępnymi rezystorami dobrać trzy różne wzmocnienia wzmacniacza. Sprawdzić analitycznie, jaki jest zakres osiągalnych wzmocnień (w ogóle , oraz dla rezystancji dostępnych w zestawie). Dla wybranych wartości wykreślić charakterystyki przejściowe V2=f(V1) (także z punktami nasycenia, jeśli takie wystąpią) w jednym układzie współrzędnych. 3. Wtórnik napięciowy Jest to szczególny przypadek wzmacniacza nieodwracającego, o wzmocnieniu równym jedności. Wykreślić charakterystykę przejściową V2=f(V1) 2 4. Sumator odwracający Sumator odwracający (zmieniający znak) powstaje z rozwinięcia układu wzmacniacza odwracającego. Na wejściu odwracającym “-” wzmacniacza operacyjnego jest napięcie zerowe, tzw. masa pozorna. Prądy wejściowe płynące przez R11 i R12 sumują się i przepływając przez R2 odkładają na nim napięcie, które jest równocześnie napięciem wyjściowym wzmacniacza. V 2=− R2 R ⋅V 11− 2 ⋅V 12 R11 R12 Zadaniem jest zbudowanie sumatora o dwóch różnych wzmocnieniach wspólnych (takich samych dla obu wejść V11,V12). Należy także zastanowić się nad możliwością sumowania z założonymi różnymi wagami wejściowymi i wzmocnieniem wspólnym. 5. Sumator nieodwracający Sumator nieodwracający (o dodatnich wzmocnieniach) powstaje ze wzmacniacza nieodwracającego z dodatkowymi dzielnikami wejściowymi. Zakładając: R31=R32=R1 oraz R2=R4 otrzymujemy układ sumatora sygnałów wejściowych ze wzmocnieniem wspólnym zależnym od stosunku R2/R1. Zadaniem jest zbudowanie sumatora o dwóch różnych wzmocnieniach wspólnych (takie same wagi wejściowe). Należy także zastanowić się nad możliwością sumowania z założonymi wagami wejściowymi i wzmocnieniem wspólnym (jak w punkcie 4). 3 6. Wzmacniacz różnicowy Wzmacniacz różnicowy jest układem o symetrycznym wejściu i niesymetrycznym wyjściu. gdy : to: Należy sprawdzić ile możliwych układów można zrealizować i jeden (ew. dwa) z nich przebadać. W sprawozdaniu (jedna kartka +ew. forma elektroniczna) należy zamieścić m.in • schematy pomiarowe z zestawieniem użytych przyrządów • wykresy charakterystyk badanych układów • wyniki analiz teoretycznych, krótkie uzasadnienia, • wnioski dotyczące uzyskanych wyników • uwagi dotyczące przebiegu ćwiczenia, sprawności stanowiska itp. 4