Wzmacniacze różnicowe 1. Cel ćwiczenia : 2. Wprowadzenie

Wzmacniacze różnicowe
1. Cel ćwiczenia :
Zapoznanie się z podstawowymi układami
wykorzystaniem wzmacniaczy operacyjnych.
wzmacniaczy
różnicowych
zbudowanych
z
2. Wprowadzenie
Wzmacniacze różnicowe są naj powszechniej stosowanymi układami wykorzystującymi
wzmacniacze operacyjne. Są niezbędne do wzmacniania małych sygnałów pochodzących z
czujników pomiarowych występujących na tle dużej składowej sumacyjnej, która powinna być
tłumiona.
2.1. Wzmacniacz różnicowy z jednym wzmacniaczem operacyjnym
Rys. 1. Wzmacniacz różnicowy z jednym wzmacniaczem operacyjnym
Równanie przetwarzania:
(O
gdzie: Us — sygnał sumacyjny, Ur - sygnał różnicowy, kr - wzmocnienie sygnału różnicowego,
WTSS - współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego.
(2)
(3)
Jeżeli spełnione jest następujące równanie:
(4)
to wzmocnienie sygnału różnicowego można obliczyć na podstawie zależności:
(5)
2.2. Wzmacniacz różnicowy z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi
Rys. 2. Wzmacniacz różnicowy z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi
Równanie przetwarzania:
(6)
gdzie: US - sygnał sumacyjny, Ur - sygnał różnicowy, kr - wzmocnienie sygnału różnicowego,
WTSS - współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego.
(7)
(8)
Jeżeli spełnione jest następujące równanie:
(9)
to wzmocnienie sygnału różnicowego można obliczyć na podstawie zależności
(10)
2.3. Wzmacniacz różnicowy z trzema wzmacniaczami operacyjnymi
Rys. 3. Wzmacniacz różnicowy z trzema wzmacniaczami operacyjnymi
Równanie przetwarzania:
(11)
gdzie: Us - sygnał sumacyjny, Ur - sygnał różnicowy, kr - wzmocnienie sygnału różnicowego na
stopniu wejściowym, kt2 - wzmocnienie sygnału różnicowego na stopniu wyjściowym, WTSS współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego.
(12)
(13)
Jeżeli spełnione jest następujące równanie:
(14)
to wzmocnienie sygnału różnicowego na stopniu wejściowym można obliczyć na podstawie
zależności:
(15)
oraz wzmocnienie sygnału różnicowego na stopniu wyjściowym na podstawie zależności:
(15)
3.Przebieg ćwiczenia :
3.1 Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4.
Rys. 4.
Dobrać następujące wartości rezystorów:
o R1 = R3 z zakresu od 5 kQ do 15 kO,
o
R2 = R4=100*R1,
o R5 z zakresu od 1 kQ do 10 kQ,
o R6 = 100*R5
Za pomocą woltomierza zmierzyć napięcia Ui1, Ui2 oraz Ua. Zamiast rezystora R5 wstawić do
obwodu zworkę narysowaną na rys. 4 linią przerywaną. Powtórzyć pomiary napięć Ui1, Ui2 oraz U0.
Wykorzystując równanie przetwarzania (1) obliczyć kt i WTSS. Otrzymaną wartość &r porównać z
wartością kr obliczoną na podstawie zależności (5).
3.2. Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 5.
Rys. 5.
Za pomocą oscyloskopu zmierzyć zależność wzmocnienia dla sygnału różnicowego w funkcji
częstotliwości.
3.3. Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 6.
Rys. 6.
Za pomocą oscyloskopu zmierzyć zależność WTSS w funkcji częstotliwości.
3.4 Połączyć układ zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 7.
v5V
Rys. 7.
Dobrać następujące wartości rezystorów:
o R2 = R3 = R5 zakresu od 1 kQ do 20 kQ,
o R4 = R1 =33-^2,
o R6 zakresu od 1 kQ do 10 kQ,
o R7= 100^6.
Za pomocą woltomierza zmierzyć napięcia Ui1, Ui2 oraz U0. Zamiast rezystora R6 wstawić do
obwodu zworkę narysowaną na rys. 7 linią przerywaną. Powtórzyć pomiary- napięć Ui1, Ui2 oraz Ua.
Wykorzystując równanie przetwarzania (6) obliczyć kr i WTSS. Otrzymaną wartość k, porównać z
wartością kr obliczoną na podstawie zależności (10).
3.5. Za pomocą oscyloskopu zmierzyć zależność wzmocnienia dla sygnału różnicowego oraz WTSS
w funkcji częstotliwości dla wzmacniacza różnicowego z punktu 3.4.
3.6 Zaprojektować wzmacniacz różnicowy z trzema wzmacniaczami o całkowitym wzmocnieniu
sygnału różnicowego kr1*kr2=100. Połączyć układ i sprawdzić jego działanie. Za pomocą
oscyloskopu zmierzyć zależność wzmocnienia dla sygnału różnicowego oraz WTSS w funkcji
częstotliwości.
3.Sprawozdanie.
- schematy ideowe badanych wzmacniaczy,
- schematy blokowe układów pomiarowych,
- wyniki pomiarów i wykresy charakterystyk,
- wyniki obliczeń.
- uwagi i wnioski,
- wykaz aparatury.