Laboratorium Układów Elektronicznych
Ćwiczenie nr 10
Wzmacniacz operacyjny.
Sprawozdanie wykonał
Marcin Wagemann
1. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z układem sumatora całkującego opartych na wzmacniaczu operacyjnym.
2. Przebieg ćwiczenia
Na wstępie tego ćwiczenia zmontowałem układ sumatora według schematu na poniższym rysunku.
Dany układ pobudziłem dwoma źródłami z których jedno generowało sygnały o kształcie prostokątnym, częstotliwości 1,5 kHz, i amplitudzie 0,4V, a drugie sygnał o kształcie sinusoidalnym, częstotliwości 15 kHz, i amplitudzie 1,75 V. Na wstępie wstawiłem w miejsce rezystorów R1N i R2N rezystory o wartości 3kW (pierwszy oscylogram), dla Rs=51 W. Jak w8idac na dołączonym do sprawozdania oscylogramie, następuje przeniesienie części sinusoidy o wysokość impulsu prostokątnego (wysokość piku). Jest to w zupełności zrozumiałe ponieważ oporniki R1N i R2N są takie same i sygnały są proporcjonalne do sygnałów podawanych z generatorów. Na następnych oscylogramach nie widać zaznaczyłem tylko wysokość sinusoidy która powstaje w wyniku dodania się tych dwóch sygnałów, nie przerysowywałem całego okresu sygnału wyjściowego. Z przeprowadzonych pomiarów można wysunąć następujące wnioski:
Z przeprowadzonych obserwacji wynika, że wzrost rezystancji RS powoduje zwiększenie wzmocnienia układu, czyli wzrastają amplitudy zarówno sygnału sinusoidalnego jak i prostokątnego. Natomiast wzrost rezystancji R1N i R2N powoduje zmniejszenie amplitud odpowiednich sygnałów dołączonych do danych wejść. Ponieważ jest to układ odwracający sygnał na wyjściu ma przeciwną fazę niż sygnał wejściowy.
Opis oscylogramów :
1- sumator odwracający R1N=3kW R2N=3kW Rs=51W
2- sumator odwracający R1N=3kW R2N=10kW Rs=51W
3- sumator odwracający R1N=10kW R2N=3kW Rs=51W
4- sumator odwracający R1N=3kW R2N=10kW Rs=51W częstotliwość sinusoidy 50 kHz
Sygnał z generatora sygnału prostokątnego w moim przypadku nie zmieniał się. Po zmianie częstotliwości sinusoidy na 50kHz w jednym okresie sygnału prostokątnego można było zaobserwować więcej impulsów sinusoidalnych niż w poprzednich pomiarach. Natomiast wzrost rezystancji Rs powoduje zwiększenie wzmocnienia układu, czyli wzrastają amplitudy zarówno sygnału sinusoidalnego jak i prostokątnego.
Następnie wykonałem pomiary integratora czyli układu całkującego. Integratora dotyczą oscylogramy 5i 6 .
Opis oscylogramów:
5- integrator R1N=1kW R7N=3kW Rs=10kW C3N=2,7nF częstotliwość kwadratu 5kHz
6- integrator R1N=1kW R7N=3kW Rs=10kW C3N=2,7nF częstotliwość kwadratu 15kHz
Pomiary wykonałem w następującym układzie pomiarowym:
Teoretyczna odpowiedz na pobudzenie sygnałem prostokątnym powinna mieć przebieg idealnie trójkątny. W moim przypadku nie jest on taki ze względu na źle dobraną stałą czasową. Teoretycznie w układzie całkującym zmiana rezystancji R7N powinna powodować zmianę szerokości pasma całkowania.
3. Wnioski:
Niestety nie zdążyłem zbadać układu różniczkującego ze względu na brak czasu. Natomiast postaram się podsumować badane układy teoretycznie.
Układ różniczkujący powinien po dobraniu odpowiednich wartości elementów wchodzących w skład układu generować na wyjściu po podaniu na wejście sygnału prostokątnego impulsy, które wyglądają mniej więcej tak :
Wejście
Wyjście
Przy różnym doborze wartości elementów układu powinniśmy obserwować różne wartości amplitud poszczególnych „ szpilek”. Przy zmianie częstotliwości sygnały wejściowego w sygnale wyjściowym powinna zmieniać się jedynie częstotliwość, a amplituda nie zmieniać się.
Reasumując, pomiary w moim przypadku w dużej części pokrywają się z założeniami teoretycznymi. W oscylogramach 2,3,4 przerysowując nie uwzględniłem całego okresu tego sygnału. Oscylogramy 5,6 pokrywają się z założeniami teoretycznymi aczkolwiek jeśli zmienił bym nieco stałą czasową otrzymał bym idealny trójkąt.
...