2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5V

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5V"

Josef Růžička
před 4 lety
Počet zobrazení:

1 IEDL 4.EB 8 1/8 1.ZADÁNÍ a) Změřte napěťovou nesymetrii operačního zesilovače pro různé hodnoty zpětné vazby (1kΩ, 10kΩ, 100kΩ) b) Změřte a graficky znázorněte přenosovou charakteristiku invertujícího a neinvertujícího zesilovače pro různé zpětné vazby (1kΩ, 100kΩ) 2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚT Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5 3.TEOETICKÝ OZBO 3.1 OZBO PŘEDPOKLÁDANÝCH LASTNOSTÍ MĚŘENÉHO PŘEDMĚT Měřeným předměte je operační zesilovač. Operační zesilovače dnes patří k nejpoužívanějším elektronickým součástkám. Pod pojmem operační zesilovač se rozumí stejnosměrný širokopásmový zesilovač s velmi vysokým zesílením, zvolením vhodné zpětné vazby nám umožňuje realizovat různé přenosové funkce. Parametry ideálního operační zesilovače jsou: A = nekonečno, vst = nekonečno, výst = 0. Napětí na výstupu zesilovače nemůže přesáhnout velikost napájecího napětí. Napěťová nesymetrie vzniká, protože obvody na vstupu operačního zesilovače nejsou zcela symetrické, neboť vstupní tranzistory nemají zcela stejné parametry a rozdíly se zde projevují i v odporech rezistorů. Následkem toho je nesymetrie, ta se projeví tím, že na výstupu operačního zesilovače se objeví určité napětí, i když napětí mezi oběma vstupy je nulové. stupní napěťová nesymetrie se tedy rovná napětí, které musíme přivést na vstup operačního zesilovače, aby napětí na výstupu bylo nulové. Invertující zesilovač je zapojení, kdy operační zesilovače obrací znaménko u přiváděného napětí a toto napětí ještě zesílí podle nastaveného zesílení. Zesílení invertujícího zesilovače se vypočte podle vztahu: A Z P kde A je napěťové zesílení Z je odpor ve zpětné vazbě a P je odpor v přímé větvi. Neivertující zesilovač neobrací znaménko přiváděného napětí a zesílí ho, podle nastaveného zesílení. Zesílení u neinvertujícího zesilovače se vypočte podle vztahu: A 1 Z P

2 IEDL 4.EB 8 2/8 kde A je napěťové zesílení Z je odpor ve zpětné vazbě a P je odpor v přímé větvi. Přenosová charakteristika nám udává, jaké napětí je na výstupu, když přivedeme určité napětí na vstup zesilovače a také kdy nám začne zesilovač omezovat výstupní napětí, protože jsme dosáhli maximálního výstupního napětí. 3.2 OZBO MĚŘÍCÍ METODY Při měření napěťové nesymetrie připojíme oba dva vstupy přes odpory na zem, na invertujícím i neivertujícím vstupu budou připojeny odpory o stejné velikosti. e zpětné vazbě budou odpory měněny podle zadání, s čímž se bude měnit i zesílení operačního zesilovače. Budeme měřit výstupní napětí, je-li nulové, nemá operační zesilovač žádnou napěťovou nesymetrii. Přenosové charakteristiky měříme na invertujícím i neivertujícím zapojení operačního zesilovače. Zesílení je určeno vždy odporem ve zpětné vazbě, odpor v přímé větvi je stále stejný. 4.SCHÉMA ZAPOJENÍ Schéma č.1 Zapojení pro měření napěťová nesymetrie Z - + P P Schéma č.2 Zapojení pro měření invertujícího zesilovače Z P - +

3 IEDL 4.EB 8 3/8 Schéma č.3 Zapojení pro měření neinvertujícího zesilovače Z - + P regulovatelný zdroj voltmetr P odpor v přímé větvi zesilovače Z odpor ve zpětné vazbě zesilovače + neinvertující vstup operačního zesilovače - invertující vstup operačního zesilovače 5.POSTP MĚŘENÍ Měření napěťové nesymetrie a) Zapojte přístroje podle schéma č.1 b) Do zpětné vazby zapojte požadovaný odpor c) Přečtěte napětí na výstupu a zapište jej do tabulky d) Pokračujte pro další požadovaný odpor ve zpětné vazbě od bodu b). Měření přenosové charakteristiky a) Zapojte přístroje podle schéma č.2 b) Do zpětné vazby zapojte požadovaný odpor. c) Na regulovatelném zdroji nastavte požadované napětí na vstupu zesilovače. d) Přečtěte napětí na vstupu zesilovače a zapište jej do tabulky e) Přečtěte napětí na výstupu zesilovače a zapište jej do tabulky f) Pokračujte pro další požadovanou hodnotu napětí od bodu c). Pokud jste již změřili všechny požadované hodnoty napětí, pokračujte následujícím bodem. g) Pokračujte pro další požadovaný odpor ve zpětné vazbě od bodu b). Pokud jste již změřili napětí pro všechny požadované odpory ve zpětné vazbě pokračujte následujícím bodem. h) Zapojte přístroje podle schéma zapojení č.3 a pokračujte od bodu b)

4 IEDL 4.EB 8 4/8 6.TABLKY YPOČTENÝCH A NAMĚŘENÝCH HODNOT Tabulka č.1 Napěťová nesymetrie Z (kω) A (m) 0 0,1 1 (μ) Tabulka č.2 Přenosová charakteristika invertujícího zesilovače pro Z =1kΩ 1 () ,3-6,2-6,1-6 2 () 6 6,1 6,2 6,2 6,1 6 1 () , () 5 3 1, () ,5 6,6 2 () ,5-6,6 1 () 6,7 6,8 6, () -6,7-6,7-6,7-6,7-6, Tabulka č.3 Přenosová charakteristika invertujícího zesilovače pro Z =100kΩ 1 () ,5 2 () 7,35 7,35 7,35 7,35 7,35 7,35 1 () -0,1-0,073-0,06-0,05-0, () 7,35 7, ,8 0 1 () 0,01 0,03 0,06 0,072 0,1 3 2 () ,2-7,21-7,21 1 () () -7,21-7, Tabulka č.4 Přenosová charakteristika neinvertujícího zesilovače pro Z =1kΩ 1 () ,53-3,5 2 () -7,01-7,06-7,04-7,03-7, () -3, () -6, () 3,3 3,4 3,5 4 4,3 5 2 () 6,6 6,8 6,83 6,84 6,88 6,89 1 () () 6,97 7,04 7,

5 IEDL 4.EB 8 5/8 Tabulka č.5 Přenosová charakteristika neinvertujícího zesilovače pro Z =100kΩ 1 () ,5-0,1-0,08 2 () -7,2-7,21-7,21-7,21-7,21-7,21 1 () -0,067-0,03-0, ,009 0,06 2 () -6,8-3,03-0,6 0 0,93 6,13 1 () 0,07 0, () 7,1 7,37 7,37 7,38 7, Tabulka č.6 Odpory v přímé větvi P (kω) 1 Z odpor ve zpětné vazbě P odpor v přímé větvi 1 napětí na vstupu zesilovače 2 napětí na výstupu zesilovače A zesílení IO napěťová nesymetrie 7.ÝPOČTY ýpočet zesílení neinvertujícího zesilovače: Z A Například: ýpočet napěťové nesymetrie: Například: A Z P P IO A 3 2 0,1 10 IO 10 A GAFY viz příloha 9.SEZNAM MĚŘÍCÍCH PŘÍSTOJŮ Značka Název a typ přístroje ýrobní číslo egulovatelný zdroj STATON TYP Digitální voltmetr METEX ME-32 EJ Digitální voltmetr METEX ME-32 EJ010536

6 IEDL 4.EB 8 6/8 10.ZÁĚ Naším úkolem bylo změřit napěťovou nesymetrii operačního zesilovače a přenosovou charakteristiku invertujícího a neinvertujícího zesilovače. Měření probíhalo v pořádku a bez problémů. Z naměřené napěťové nesymetrie vyplývá, že je velmi malá, kdybychom však nezavedli zpětnou vazbu, kterou jsme snížili zesílení operačního zesilovače, bylo by díky velmi vysokému zesílení na výstupu napětí odpovídajícímu o něco menší velikosti než je napájecí napětí. Z teoretického rozboru vyplývá, že invertující zesilovač převrací napětí, toto je vidět i na grafu přenosové charakteristiky. Když si vypočteme zesílení pro jednotlivá napětí podle daných vztahů zjistíme, že zesilovač zvětšuje přesně tolikrát, jaké je u něj nastaveno zesílení u obou zapojení. Můžeme jej tedy použít někde, kde je kladen důraz na přesnost zesílení.

7 IEDL 4.EB 8 7/8 Přenosová charakteristika invertujícího a neinvertujícího zesilovače s odporem ve zpětné vazbě 1kΩ 8 2 () 7 6 Neinvertující () Invertující -8

8 IEDL 4.EB 8 8/8 Přenosová charakteristika invertujícího a neinvertujícího zesilovače s odporem ve zpětné vazbě 100k Ω () 6 Neinvertující () Invertující -8

Podobné dokumenty

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5V

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je operační zesilovač. Pro měření byla použita souprava s operačním zesilovačem, kde napájení bylo 5V IEDL.EB 9 /6.ZADÁNÍ a) Změřte vstupní odpor operačního zesilovače v invertujícím zapojení pro konfiguraci = 0kΩ, = 0kΩ, = 0,5V, = 5V b) Ověřte funkci napěťového sledovače (A =, = 0Ω). Změřte zesílení pro