PRZETWORNIKI AC/DC

PRZETWORNIKI AC/DC
WYMAGANIA:
- prostowniki aktywne jednopołówkowe i dwupołówkowe,
- porównanie prostowników pasywnych i aktywnych
- pomiar wartości skutecznej,
- pomiar rzeczywistej wartości skutecznej (“prawdziwej wartości skutecznej”)
LITERATURA:
1. Materiał z wykładu
2. Tietze U. Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe. WNT, Warszawa, Wyd. 3, 1996 (1997), rozdz. 25.3.1 –
25.3.3 i 25.3.4 (lub wyd. 2, 1987r.) - rozdz. 25.3.1 - 25.3.3
3. Golde W., Śliwa L.: Wzmacniacze operacyjne i ich zastosowania, cz.I, podstawy teoretyczne. WNT,
Warszawa, 1982 – rozdz. 6.1.1
4. Pawłowski J.: Podstawowe układy elektroniczne – nieliniowe układy analogowe. WKiŁ, Warszawa, 1979 –
rozdz. 7.3.1 i 7.3.2.
5. Jaworska I. i in.: Przetworniki elektryczne analogowe wielkości elektrycznych. WNT, W-wa, 1975 – rozdz.
4.5.1 i rozdz. 4.5.3 – w części dot. prostowników fazoczułych aktywnych, na wzmacniaczach operacyjnych –
str. 268-270))
I. PRZETWORNIK AC/DC Z PROSTOWNIKIEM LINIOWYM
1. Analiza przebiegów w układzie
Układy zbudowane są na wzmacniaczach operacyjnych typu µΑ741 o typowej szybkości
narastania napięcia wyjściowego wzmacniacza S=0,5V/µs
1.1 Wyłączyć klucze K1, K2, K3 i K4.
Jakiego przebiegu należy się spodziewać na wyjściu 2?
1.2 Połączyć wejścia oscyloskopu dwukanałowego do punktów pomiarowych 2 i 3.
Na wejście układu podać napięcie z generatora sinusoidalnego o częstotliwości ok. 200Hz
i o takiej amplitudzie by maksymalna wartość napięcia na wyjściu 2 wynosiła ok. 10V.
1.3 Uzasadnić przebieg otrzymany na wyjściu 2.
1.4 Obciążyć wyjście 2 układu rezystancją o wartości 100kΩ, a następnie rezystancją
o wartości 1kΩ. Pozostawić obciążenie wyjścia 2 rezystancją 1kΩ
Uzasadnić otrzymany przebieg.
1.6 Zwiększyć częstotliwość napięcia generatora do ok. 5kHz.
Uzasadnić kształty przebiegów na wyjściach 2 i 3.
1.7 Zmierzyć szybkość narastania napięcia wyjściowego wzmacniacza na wyjściu 3.
Jakie wnioski można wyciągnąć z przeprowadzonych badań?
1.8 Włączyć klucz K1, odłączyć obciążenie wyjścia 2.
Wyjaśnić dlaczego zmieniły się przebiegi na wyjściach 2 i 3.
1.9 Zwiększać częstotliwość napięcia od 5 kHz do 10 kHz i obserwować przebieg
na wyjściu 2.
Uzasadnić zaobserwowane zmiany kształtu przebiegu na wyjściu 2.
1.10 Włączyć klucze K1, K2 i K3, wejście oscyloskopu przełączyć na wyjście WY
prostownika dwupołówkowego.
Ustawić częstotliwość generatora napięcia ok. 1kHz
1.11 Włączyć klucz K4.
- obliczyć częstotliwość graniczną filtru dolnoprzepustowego uzyskanego przez
włączenie kondensatora C1 do układu,
- jakie wzmocnienie przetwornika należy ustawić żeby stałe napięcie wyjściowe
przetwornika odpowiadało wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego?
- ustawić taką wartość napięcia generatora by napięcie stałe na wyjściu układu wynosiło
ok. 10V,
- wyznaczyć zawartość tętnień napięcia wyjściowego przetwornika AC/DC.
2. Wyznaczenie błędu nieliniowości przetwornika
2.1 Przeprowadzić zerowanie przetwornika.
W tym celu, przy zerowej nastawie dzielnika napięcia wejściowego, tak regulować nastawę
potencjometru P1 by napięcie na wyjściu przetwornika było równe 0V.
2.2 Nastawić znamionową czułość przetwornika.
W tym celu, przy dzielniku napięcia wejściowego układu nastawionym na 1,0, ustawić napięcie
generatora na 10V i tak regulować rezystorem P2 by stałe napięcie wyjściowe przetwornika
odpowiadało wartości skutecznej napięcia wejściowego.
2.3 Nastawiając kolejno stopień podziału dzielnika 0,0; 0,1; 0,2; ...; 1,0 wyznaczyć błędy
nieliniowości przetwornika.
3. Wyznaczenie błędów częstotliwościowych przetwornika
3.1 Utrzymywać napięcie wejściowe na poziomie 10V.
Dla kolejnych wartości częstotliwości napięcia wejściowego: 1; 2; 3; 4; ...; 10kHz określić
wartości błędów względnych wywołanych zmianą częstotliwości napięcia wejściowego –
błędów częstotliwościowych. Sporządzić wykres błędu częstotliwościowego w funkcji
częstotliwości.
3.2 Postępując analogicznie jak w pkt. 3.1 wyznaczyć błędy częstotliwościowe dla
przetwornika AC/DC zbudowanego na wzmacniaczach operacyjnych TL071.
Błędy wyznaczyć dla częstotliwości 10; 20; 30; ... 130 kHz
UWAGA:
Typowa szybkość narastania napięcia wyjściowego wzmacniaczy TL071 wynosi 13V/µs,
wobec typowej szybkości narastania napięcia wyjściowego wzmacniaczy µΑ741 wynoszącej
0,5V/µs.
3.3 Porównać wartości błędów częstotliwościowych przetworników zbudowanych na
wzmacniaczach operacyjnych µΑ741 i TL071 i wyciągnąć wnioski.