Ćw.9. Nieliniowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych. (płytka

Ćw.9. Nieliniowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych.
(płytka wzm. III)
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się i przetestowanie wybranych nieliniowych zastosowań
wzmacniaczy operacyjnych pracujących w praktycznych układach.
Zadania do wykonania w trakcie ćwiczenia:
•
Połączyć każdy z podanych niżej układów i sprawdzić poprawność jego działania
•
Wyznaczyć charakterystyki statyczne układów
1. Wzmacniacz z diodowym ogranicznikiem napięcia. (J1 zwarte, J3 dół, J4 zwarte)
Układ prezentowany poniżej jest wzmacniaczem odwracającym z dodatkową nieliniową pętla
sprzężenia zwrotnego. Diody Dz zaczynają przewodzić, gdy napięcie na wyjściu przekroczy
napięcie zenera jednej z diod i napięcie przewodzenia drugiej diody (Uz + Ud), Następuje
wtedy skokowa zmiana współczynnika sprzężenia zwrotnego. Oprócz układu z diodami
Zenera należy zbadać układ w którym nieliniową pętlę
sprzężenia zwrotnego tworzą diody krzemowe połączone
odwrotnie-równolegle.
R1 = 5 [kΩ]
R2 = 10 [kΩ]
Dz1, Dz2 Uz = 5,1 [V]
2. Wzmacniacz z tranzystorowym ogranicznikiem napięcia
(J1 zwarte, J3 dół, J4 zwarte, J5 góra, J6 góra)
Zastąpienie diod tranzystorami pozwala na nastawianie poziomu ograniczenia napięć
wyjściowych. Należy sprawdzić zakres nastawialnych poziomów ograniczenia i wyznaczyć
charakterystyki statyczne wzmacniacza dla dwóch
wybranych nastaw potencjometru P2.
R1 = 5 [kΩ]
R2 = 10 [kΩ]
3. Komparator . (J1 zwarte, J2 zwarte, J4 zwarte)
Wzmacniacz operacyjny pracujący bez ujemnego sprzężenia zwrotnego w układzie z rysunku
poniżej staje się komparatorem. Jego napięcie wyjściowe zależy od znaku różnicy napięć
wejściowych:
R1 = 5 [kΩ]
R2 = 5 [kΩ]
Należy wyznaczyć charakterystyki statyczne komparatora w funkcji jednego z napięć
wejściowych, przy dwóch wybranych ustalonych wartościach drugiego z napięć.
4. Komparator z ograniczeniem sygnału wyjściowego. (J4 rozwarte)
Rozwiniecie układu z punktu 3 polega na dołączeniu układu ograniczającego napięcie
wyjściowe komparatora. Diody zenera można zastąpić gałęzią z diodą krzemową.
R1 = 10 [kΩ]
R2 = 10 [kΩ]
R3 = 1 [kΩ]
Dz1, Dz2 Uz = 5,1 [V]
5. Przerzutnik Schmitta.
Przerzutnik Schmitta jest komparatorem, w którym zrealizowano dodanie sprzężenie zwrotne.
Obecność dodatniego sprzężenia zwrotnego powoduje, że napięcie wyjściowe wzmacniacza
znajduje się w obszarze nasycenia, a jego moduł przyjmuje wartość bliską napięciu zasilania.
Jeśli na wejście V11 podamy duże ujemne napięcie to V2 = V2max.
Jeżeli zaczniemy zwiększać napięcie wejściowe, napięcie wyjściowe V2 początkowo nie
zmieni się. Dopiero wówczas, gdy V11 osiągnie wartość VPH, napięcie wyjściowe zacznie
spadać. Dzięki dodatniemu sprzężeniu zwrotnemu osiągnie ono wartość V2min. Napięcie
wyjściowe przyjmie ponownie wartość V2max dopiero wtedy, gdy napięcie wejściowe V11
osiągnie wartość VPL.
V PH =
V PL =
R1
R2
V 2max 
V
R1R 2
R1R 2 12
R1
R2
V 2min
V
R 1R2
R1R 2 12
 V P =V PH −V PL =
R1
V
−V 2min 
R1R2 2max
R1 = 5 [kΩ]; R2 = 10 [kΩ]
Należy wyznaczyć charakterystyki przerzutnika w funkcji V11 dla dwóch wartości napięcia V22
6. Przerzutnik Schmitta z ograniczeniem sygnału wyjściowego. (J4 rozwarte)
R1 = 10 [kΩ] R2 = 5 [kΩ]
R3 = 1 [kΩ] Uz = 5,1 [V]
Oprócz wyznaczenia charakterystyk sprawdzić działanie
układu w konfiguracji, w której diody Zenera
zastąpiono diodami krzemowymi.