Zadanie egzaminacyjne

Artur Kłosek RCEZ Biłgoraj
Zadanie egzaminacyjne
Opracuj projekt realizacji prac związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania
odwracającego scalonego wzmacniacza napięcia, zgodnie z jego danymi technicznymi
(Załącznik 1).
Opracuj wyniki pomiarów uzyskane podczas badania scalonego wzmacniacza napięcia
(Załącznik 3) na stanowisku wyposażonym zgodnie z Załącznikiem 2.
Porównaj uzyskane wyniki z danymi technicznymi oraz sformułuj wnioski dotyczące
poprawności działania i użytkowania scalonego wzmacniacza napięcia.
Projekt realizacji prac powinien zawierać:
1. Tytuł pracy egzaminacyjnej.
2. Założenia do projektu realizacji prac, wynikające z treści zadania i załączników.
3. Wykaz działań związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania scalonego
wzmacniacza napięcia.
4. Wykaz zmierzonych i obliczanych charakterystycznych parametrów scalonego
wzmacniacza napięcia.
5. Schematy układów pomiarowych do sprawdzenia działania scalonego
wzmacniacza napięcia.
6. Opisy
sposobu
pomiarów
charakterystycznych
parametrów
scalonego
wzmacniacza napięcia.
7. Wskazania eksploatacyjne dla użytkownika scalonego wzmacniacza napięcia.
Dokumentacja z wykonania prac powinna zawierać:
1. Charakterystyki uzyskane na podstawie wyników pomiarów.
2. Wyniki obliczeń charakterystycznych parametrów scalonego wzmacniacza
napięcia.
3. Zestawienie uzyskanych wyników z danymi technicznymi oraz wnioski dotyczące
poprawności działania scalonego wzmacniacza napięcia.
Do wykonania zadania wykorzystaj:
Opis i dane techniczne scalonego wzmacniacza napięcia – Załącznik 1
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia działania scalonego wzmacniacza napięcia
– Załącznik 2.
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności działania
scalonego wzmacniacza napięcia – Załącznik 3
Czas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 240 minut.
Strona 1 z 4
Scalony wzmacniacz napięcia
Załącznik 1
Opis i dane techniczne scalonego wzmacniacza napięcia
Wzmacniacz, którego schemat przedstawiony jest na rysunku 1, jest klasycznym układem
wzmacniającym opartym na scalonym wzmacniaczu operacyjnym μA741. Rezystor R2
realizuje ujemne sprzężenie zwrotne, ustalając wraz z rezystorem R1 wzmocnienie
napięciowe układu. Rezystor R3 wyrównuje obciążenie wejścia nieodwracającego
względem wejścia odwracającego.
R2=200kΩ
+Uz
R1=10kΩ
+
R3=200kΩ
Uwe
Uwy
-Uz
Rys. 1. Schemat ideowy scalonego wzmacniacza napięcia
Parametry elektryczne i użytkowe scalonego wzmacniacza napięcia:
Nazwa parametru
Symbol
Wartość
Wzmocnienie napięciowe
KU
20V/V, 26dB
Napięcie przesterowania
UP
500mV
Rezystancja wejściowa
rWE
10kΩ
Rezystancja wyjściowa
rWY
220Ω
Pasmo przenoszenia dla THD ≤ 0,1%
Napięcie zasilania
fGD ÷ fGG
0Hz ÷ 60kHz
UZ
±15V
Współczynnik zniekształceń całkowitych
zmierzony przy napięciu przesterowania
THD
0,1%
Stosunek sygnał/szum zmierzony przy
napięciu przesterowania
S/N
70dB
Zakres temperatur otoczenia
ΔTO
0÷60°C
Maksymalna wilgotność względna
wmax
90%
Załącznik 2
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia poprawności działania scalonego
wzmacniacza napięcia
1. Zasilacz laboratoryjny symetryczny ±15V, 1A – szt. 1
2. Generator funkcyjny sinus/prostokąt/trójkąt z wyświetlaczem
wyjściowej, fmax = 2MHz, UWYpp = 1mV÷10V – szt. 1
3. Oscyloskop dwukanałowy – szt. 1
4. Miernik zniekształceń harmonicznych – szt. 1
5. Multimetr wielozakresowy V/A/Ω, AC/DC – szt. 1
6. Rezystor dekadowy 0,1Ω÷100kΩ
7. Zestaw sond pomiarowych i przewodów połączeniowych
Strona 2 z 4
częstotliwości
Artur Kłosek RCEZ Biłgoraj
Załącznik 3
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności
działania scalonego wzmacniacza napięciowego
1. Pomiar charakterystyki przejściowej
Pomiary charakterystyki przejściowej wykonano przy częstotliwości sygnału wejściowego
f = 1kHz. Jednocześnie dla sygnału wyjściowego zmierzono współczynnik zniekształceń
całkowitych THD.
Tabela 1. Wyniki pomiarów UWY = f(UWE) i THD = f(UWE) przy f = const
Lp.
UWE [mV]
UWY [V]
THD [%]
1.
100
2
0
2.
200
4
0
3.
400
8
0
4.
500
10
0,05
5.
550
10,6
3,7
6.
600
11,1
7,3
7.
800
12
17,3
2. Pomiar rezystancji wejściowej dla sygnałów zmiennych
Pomiary rezystancji wejściowej wykonano przy napięciu
UWE = 500mV o częstotliwości f = 1kHz.
Tabela 2. Wyniki pomiarów rWE przy UWE = const i f = const
Lp.
Rd [Ω]
UWY [V]
1.
0
10
2.
2k
8,3
3.
4k
7,1
4.
6k
6,2
5.
8k
5,5
6.
10k
5
7.
12
4,5
8.
14k
4,2
9.
18k
3,6
10.
20k
3,3
3. Pomiar rezystancji wyjściowej dla sygnałów zmiennych
Pomiary rezystancji wyjściowej wykonano przy napięciu
UWE = 500mV o częstotliwości f = 1kHz.
Tabela 3. Wyniki pomiarów rWY przy UWE = const i f = const
Lp.
Rd [Ω]
UWY [V]
1.
100k
10
2.
1k
10
3.
500
9,5
4.
400
8,25
5.
300
6,6
6.
200
5
7.
100
2,4
8.
50
1,23
Strona 3 z 4
sygnału
wejściowego
sygnału
wejściowego
Scalony wzmacniacz napięcia
4. Pomiar charakterystyk częstotliwościowych
Pomiary charakterystyki częstotliwościowej amplitudowej wykonano przy napięciu sygnału
wejściowego UWE = 500mV.
Tabela 2. Wyniki pomiarów KU = f(f) przy UWE = const
Lp.
f [kHz]
UWY [V]
1.
0,001
10
2.
1
10
3.
10
10
4.
30
8,9
5.
50
7,1
6.
100
4,5
7.
300
1,6
8.
500
1
9.
1000
0,5
kU [dB]
Uwaga: Tabelę 2 – uzupełnioną wynikami obliczeń oraz przykładowe obliczenia przenieś
do Karty Pracy Egzaminacyjnej. Do obliczeń wzmocnienia w decybelach wykorzystaj wzór:
U
k U =20⋅log WY .
U WE
Pomiary charakterystyki częstotliwościowej fazowej wykonano przy napięciu sygnału
wejściowego UWE = 500mV. Zmierzono opóźnienie między przebiegami wyjściowym
i wejściowym Δt. Na tej podstawie oblicz przesunięcie fazowe φ w stopniach korzystając
ze wzoru: =360 o⋅ t⋅ f .
Tabela 3. Wyniki pomiarów φ = f(f) przy UWE = const
Lp.
f [kHz]
Δt [μs]
φ [ °]
1.
0,001
500000
180
2.
1
500
3.
10
46
4.
30
14
5.
50
7,5
6.
100
3,2
7.
300
0,9
8.
500
0,5
9.
1000
0,3
Uwaga: Tabelę 3 – uzupełnioną wynikami obliczeń oraz przykładowe obliczenia przenieś
do Karty Pracy Egzaminacyjnej.
Strona 4 z 4