Teorie elektronických

Transkript

1 Teorie elektronických obvodů (MTEO) Laboratorní úloha číslo 1 návod k měření Zpětná vazba a kompenzace Změřte modulovou kmitočtovou charakteristiku invertujícího zesilovače v zapojení s operačním zesilovačem bez zapojených kondenzátorů, a to v kmitočtovém rozsahu vstupního signálu 1kHz až 1MHz. Měření provádějte přímo v db pomocí milivoltmetru INSTEK GVT-427B. Výsledný přenos v db je dán rozdílem úrovně výstupního a vstupního napětí. Při odečítání úrovně signálu nezapomeňte sečíst výchylku s nastaveným rozsahem, a to včetně znamének. Pozor, vstupní a výstupní úroveň napětí je nutno odečítat na stejné stupnici, tedy buď db/v a nebo db/mw! Vhodnou volbou je udržovat na vstupu úroveň 0dB, protože přenos je potom roven přímo hodnotě výstupní úrovně. Jako generátor vstupního harmonického napětí použijte AGILENT 33220A. Srovnejte naměřený průběh s teoretickým a v závěru diskutujte odlišnosti. Do grafu naznačte Bodeho asymptoty naměřeného průběhu. Tab. 1: Kmitočtová charakteristika zapojení s operačním zesilovačem bez připojených kapacitorů. f K U1 K U2 K U khz db db db

2 Obr. 1: Graf modulové kmitočtové charakteristiky bez připojení jakýchkoliv kapacitou Na výstup operačního zesilovače připojte zatěžovací kondenzátor o kapacitě 2.2nF, která simuluje kapacitu koaxiálního kabelu, a změřte frekvenční charakteristiku v rozsahu vstupního signálu od 1kHz do 1MHz. Při měření tohoto i následujících bodů zadání kontrolujte tvar výstupního napětí na osciloskopu, v případě zkresleného (neharmonického) průběhu volte menší amplitudu vstupního napětí. Měření provádějte stejně jako v předchozím bodě zadání (tedy přímo v db) prostřednictvím stejných měřicích přístrojů. Tab. 2: Frekvenční charakteristika zapojení s OZ s připojeným zatěžovacím kapacitorem. f K U1 K U2 K U f K U1 K U2 K U khz db db db khz db db db

3 Obr. 2: Graf modulové kmitočtové charakteristiky se zatěžovacím kapacitorem, Pokuste se připojenou kapacitní zátěž zesilovače kompenzovat připojením kompenzačních kondenzátorů 100pF respektive 330pF. Pro oba kondenzátory změřte modulovou kmitočtovou charakteristiku ve stejném kmitočtovém rozsahu jako v předchozím případě. Měření provádějte stejně jako v předchozím bodě zadání, tedy opět přímo v db. Stručně diskutujte změnu tvaru dosud naměřených modulových kmitočtových charakteristik.

4 Tab. 3: Modulová kmitočtová charakteristika s kompenzačními kapacitory. C 4 =330pF C 5 =100pF f K U1 K U2 K U K U1 K U2 K U khz db db db db db db Obr. 3: Graf modulové kmitočtové charakteristiky se zatěžovacím a kompenzačním kapacitorem 330pF,

5 Obr. 4: Graf modulové kmitočtové charakteristiky se zatěžovacím a kompenzačním kapacitorem 100pF, Zobrazte a zakreslete odezvu zesilovače na periodický obdélníkový signál. Na vstup operačního zesilovače připojte obdélníkový signál o kmitočtu 10kHz z generátoru AGILENT 33220A, střídě 1:1, amplitudě 1V P-P a na výstup digitální osciloskop HP54603B. Pro všechny předchozí měřené případy, tedy konkrétně zcela bez kondenzátorů, s připojeným zatěžovacím kondenzátorem, s připojeným zatěžovacím kondenzátorem spolu s kompenzačními kondenzátory na osciloskopu zobrazte odezvu na tento signál. Po připojení kapacitní zátěže by měly být patrné na hranách impulsů zákmity. Pro zobrazení je někdy vhodné využít zpožděné časové základny, pro zastavení výstupního signálu na obrazovce změňte zdroj synchronizačního signálu. Tvar skutečných pozorovaných signálů diskutujte v závěru.

6 Obr. 5: Srovnání tvaru vstupního a výstupního signálu s připojeným C 3 bez kompenzace, Obr. 6: Srovnání tvaru vstupního a výstupního signálu s připojeným C 3 a s kompenzací C 5, Obr. 7: Srovnání tvaru vstupního a výstupního signálu s připojeným C 3 a s kompenzací C 4,

7 Na základě naměřených výsledků rozhodněte, který z testovaných kompenzačních kondenzátorů je pro naši aplikaci nejvhodnější. Svoji volbu porovnejte s výpočtem. Jako nejvhodnější na kompenzaci se jeví kondenzátor s kapacitou C opt = pf