Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u



Podobné dokumenty
Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

(s výjimkou komparátoru v zapojení č. 5) se vyhněte saturaci výstupního napětí. Volte tedy

Fyzikální praktikum 3 Operační zesilovač

Operační zesilovač je integrovaný obvod se dvěma vstupy (invertujícím a neinvertujícím) a jedním výstupem.

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

1.6 Operační zesilovače II.

Měření vlastností střídavého zesilovače

7. Určete frekvenční charakteristiku zasilovače v zapojení jako dolní propust. U 0 = R 2 U 1 (1)

Studium tranzistorového zesilovače

Elektronické praktikum EPR1

Operační zesilovač (dále OZ)

OPERA Č NÍ ZESILOVA Č E

Teoretický úvod: [%] (1)

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

Zvyšování kvality výuky technických oborů

OPERAČNÍ ZESILOVAČE. Teoretický základ

Obrázek č. 1 : Operační zesilovač v zapojení jako neinvertující zesilovač

Základní zapojení s OZ. Vlastnosti a parametry operačních zesilovačů

TRANZISTOROVÝ ZESILOVAČ

Teorie elektronických

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Vlastnosti regulátorů

Petr Myška Datum úlohy: Ročník: první Datum protokolu:

1.Zadání 2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU 3.TEORETICKÝ ROZBOR

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

Měření vlastností stejnosměrných tranzistorových zesilovačů

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU NÁVRH A ANALÝZA ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ

Zesilovače. Ing. M. Bešta

Operační zesilovače. U výst U - U +

Měření na nízkofrekvenčním zesilovači. Schéma zapojení:

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

Zesilovače biologických signálů, PPG. A6M31LET Lékařská technika Zdeněk Horčík, Jan Havlík Katedra teorie obvodů

1. Navrhněte a prakticky realizujte pomocí odporových a kapacitních dekáda derivační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 2 = 320µs

Přenos pasivního dvojbranu RC

Název: Tranzistorový zesilovač praktické zapojení, měření zesílení

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

1.1 Pokyny pro měření

II. Nakreslete zapojení a popište funkci a význam součástí následujícího obvodu: Integrátor s OZ

L A B O R A T O R N Í C V I Č E N Í

Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /10

Kategorie M. Test. U všech výpočtů uvádějte použité vztahy včetně dosazení! 1 Sběrnice RS-485 se používá pro:

2. NELINEÁRNÍ APLIKACE OPERAČNÍCH ZESILOVAČŮ

Obr. 1 Činnost omezovače amplitudy

2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty jeho prvků. U 1 =10 V, R 1 =1 kω, R 2 =2,2 kω.

ISŠ Nova Paka, Kumburska 846, Nova Paka Automatizace Dynamické vlastnosti členů členy a regulátory

Fyzikální praktikum 3

Návrh frekvenčního filtru

1. Navrhněte RC oscilátor s Wienovým článkem, operačním zesilovačem a žárovkovou stabilizací amplitudy, podle doporučeného zapojení, je-li dáno:

Teoretický rozbor : Postup měření : a) Neinvertující zesilovač napětí (Noninverting Amplifier)

Oscilátory. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.

Stabiliz atory napˇet ı v nap ajec ıch zdroj ıch - mˇeˇren ı z akladn ıch parametr u Ondˇrej ˇ Sika

Laboratorní práce č. 3: Měření elektrického proudu a napětí

1.3 Bipolární tranzistor

Virtuální a reálná elektronická měření: Virtuální realita nebo Reálná virtualita?

Studium klopných obvodů

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Měření vlastností lineárních stabilizátorů. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EOS.

POZNÁMKY K ZADÁNÍ PREZENTACÍ - 17BBEO - TÉMA 2

1.5 Operační zesilovače I.

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

Klasifikace: bodů výborně bodů velmi dobře bodů dobře 0-49 bodů nevyhověl. Příklad testu je na následující straně.

Účinky elektrického proudu. vzorová úloha (SŠ)

Operační zesilovač. Úloha A2: Úkoly: Nutné vstupní znalosti: Diagnostika a testování elektronických systémů

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

Odporový dělič napětí a proudu, princip superpozice

Test. Kategorie M. 1 Na obrázku je průběh napětí, sledovaný osciloskopem. Jaké je efektivní napětí signálu?

4. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu. A) Kalibrace tónového generátoru

Měření na bipolárním tranzistoru.

Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1

Měřící přístroje a měření veličin

Měření vlastností jednostupňových zesilovačů. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EOS.

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

1.1 Usměrňovací dioda

Pracovní list žáka (ZŠ)

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

Zvyšování kvality výuky technických oborů

TENZOMETRICKÝ KOMPARÁTOR

Pracovní list žáka (SŠ)


- Stabilizátory se Zenerovou diodou - Integrované stabilizátory

Praktické výpočty s komplexními čísly (především absolutní hodnota a fázový úhel) viz např. vstupní test ve skriptech.

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě nízkofrekvenční nevýkonový tranzistor KC 639. Mezní hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

Zadání semestrálních prácí z předmětu Elektronické obvody. Jednodušší zadání

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů operačních zesilovačů část Teoretický rozbor

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

3. Kmitočtové charakteristiky

Pedagogická fakulta v Ústí nad Labem Fyzikální praktikum k elektronice 2 Číslo úlohy : 1

Laboratorní cvičení č.10

Manuální, technická a elektrozručnost

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1

popsat činnost základních zapojení operačních usměrňovačů samostatně změřit zadanou úlohu

Měření VA charakteristik polovodičových diod

Maturitní témata. 1. Elektronické obvody napájecích zdrojů. konstrukce transformátoru. konstrukce usměrňovačů. konstrukce filtrů v napájecích zdrojích

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu.

10. Operační zesilovače a jejich aplikace, parametry OZ. Vlastnosti lineárních operačních sítí a sítí s nelineární zpětnou vazbou

Návrh a analýza jednostupňového zesilovače

Výpočet základních analogových obvodů a návrh realizačních schémat

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek

Transkript:

Fyzikální praktikum č.: 7 Datum: 7.4.2005 Vypracoval: Tomáš Henych Název: Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u =10000, vstupní odpor R vstup alespoň 50 k a výstupní odpor R vyst 50. Pásmo zesilovaných frekvencí může být i několik MHz. Součástka jejíž schematická značka je na obrázku 1 má neinvertující vstup (+), invertující vstup (-) a jeden výstup. Pokud přivedeme signál na invertující vstup, potom je výstupní signál k němu v opačné fázi, signál přivedený na neinvertující vstup je s výstupním signálem ve fázi. Na operačním zesilovači jsou také svorky pro napájení. Úkoly: 1. Zapojení zesilovače s invertujícím vstupem Zapojení provedeme podle obrázku 2. Vstupní napětí je přivedeno na invertující vstup, druhý vstup je uzemněn. Vstupní napětí je zesíleno a na výstupu má opačnou polaritu. Výstupní napětí je přes rezistor přivedeno opět na vstup a zmenšuje vstupní napětí (má opačnou polaritu). Kvůli velkému zesílení operačního zesilovače bude v bodě A téměř nulové napětí. Podle rovnosti proudů v uzlu A platí pro výstupní napětí Obrázek 1: Schematická značka operačního zesilovače =. Obrázek 2 2. Zapojení zesilovače s invertujícím vstupem střídavé napětí Na vstup zesilovače zapojeného podle stejného schématu jako v předchozím případě přivedeme střídavé napětí o amplitudě 1 V. Frekvenční charakteristiku A u = f f - závislost zesílení na frekvenci vyneseme do grafu s logaritmickou stupnicí, tedy A u = f log f. Do grafu vyznačíme oblast frekvencí, pro kterou zesílení neklesne z maxima o více než 3 db, tj. na hodnotu A u max. Tím je 2 definována přenosová oblast zesilovače. 3. Zapojení zesilovače s neinvertujícím vstupem Vstupní napětí přivedeme na neinvertující vstup. Obrázek 3 Invertující vstup je spojen se zemí přes rezistor a zpětná vazba je přivedena přes rezistor R 2. Zesilovač zapojíme podle obrázku 3. Pro zesílení neinvertujícího zesilovače můžeme odvodit vztah: = R 2 0

4. Rozdílový zesilovač Kombinací invertujícího a neinvertujícího zesilovače podle obrázku 4 vytvoříme zesilovač rozdílový. Pro jeho výstupní napětí platí vztah: R =U 4 R 2 2 R 3 R 4 U R 2 1 5. Sčítací zesilovač Tento zesilovač vytvoříme jednoduchou obměnou základního invertujícího zesilovače. Jeho schéma je na obrázku 5. Vstupní rezistory volte 10 k a 22 k, zpětnovazební rezistor 10 k. Pro výstupní napětí platí: = R 2 1 R 2 2 Obrázek 4 6. Komparátor Komparátor využívá velkého zesílení operačního zesilovače. Porovnává dvě různá napětí a jeho činnost se dá odvodit z chování rozdílového zesilovače. Pokud jsou obě napětí stejná rozsvítí se dvě LED diody zapojené v obvodu. Zapojení komparátoru je na obrázku 6. Obrázek 5 Výpočet chyb: Většina chyb je počítána ze zákona šíření chyb. Chyby změřených hodnot jsou spočítány přímo softwarem, kterým byla data zpracována. Pozn.: V jednotlivých úkolech jsou porovnávány hodnoty určené z měření z teoreticky vypočtenými hodnotami. Rovnice přímky proložených závislostí mají rovnici y=k x q. Obrázek 6

Výsledky: 1. Zapojení zesilovače s invertujícím vstupem 1,28-2,79 1,58-3,42 1,80-3,92 2,35-5,14 2,98-6,49 3,60-7,85 4,01-8,74 4,65-10,14 4,93-10,75-1,28 2,79-1,48 3,22-1,68 3,44-2,19 4,78-2,74 5,96-3,12 6,81-3,85 8,39-4,48 9,78-4,93 10,75 Tabulka 1 Graf 1 k= 2,178±0,005 R 2 = 2,173±0,003 =9,85 k R 2 =21,4 k 2. Zapojení zesilovače s invertujícím vstupem střídavé napětí f A Hz u V V 0,52 12,92 2,28 4,43 0,52 20,41 2,32 4,50 0,53 50,08 2,40 4,53 0,53 100,6 2,40 4,53 0,53 204,9 2,36 4,45 0,53 508,1 2,40 4,53 f khz 1,02 1,021 4,44 4,35 1,00 5,076 4,36 4,36 1,01 10,20 4,36 4,32 0,99 50,54 4,28 4,32 1,02 101,5 3,84 3,76 1,01 515,5 1,08 1,07 0,90 869,6 0,76 0,84 Tabulka 2 A u prověřená přenosová oblast zesilovače 13Hz 141,5 khz 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 Graf 2 f [Hz]

3. Zapojení zesilovače s neinvertujícím vstupem 1,28 4,06 1,49 4,74 2,10 6,66 3,02 4,59 4,06 12,89 4,47 14,22 4,78 14,35-1,28-4,06-1,47-4,67-1,94-6,14-2,31-7,33-3,23-10,25-3,72-11,82-4,41-12,92-4,94-12,92 Tabulka 3 Graf 3 k= 2,94±0,12 1 R 2 = 3,173±0,005 R =9,85 k R 2 =21,4 k 1 4. Rozdílový zesilovač =9,85 k R 2 =21,4 k R 3 =9,85 k R 4 =21,7 k -1,26-2,38-1,47-1,93-2,42 0,17-3,39 2,30-4,13 3,91-5,30 6,50-6,72 9,61-8,03 12,49-9,24 14,37-9,94 14,37 1,26-7,94 2,51-10,70 3,54-12,89 4,82-12,97 5,83-12,96 6,95-12,96 7,76-12,96 8,75-12,96 9,57-12,96 Tabulka 4 = 2,36V Graf 4: Po vyřazení hodnot označených v tabulce 4 k= 2,200±0,002 q= 5,166±0,005 V = 2,173±0,003 R 4 R 2 R 3 R 4 = 5,15±0,03 V

5. Sčítací zesilovač =9,85 k 1 =21,4 k 2 =9,85 k 1,26-1,84 2,25-2,84 2,99-3,58 3,96-4,55 5,05-5,65 6,11-6,71 6,64-7,25 7,75-8,37 8,72-9,34 9,33-9,95-10,47 9,95-9,25 8,73-8,37 7,84-7,35 6,82-6,40 5,86-5,30 4,76-4,21 3,67-3,03 2,48-2,10 1,54-1,43 0,88 Tabulka 5 =1,26V k= 2,200±0,002 k= 1,0055±0,0002 q= 5,166±0,005 Graf 5 q= 0,571±0,002 V 1 = 1,000±0,002 2 = 0,580±0,002 V 6. Komparátor Zesilovač jsem zapojil také jako komparátor. Když jsem na něj přiváděl dvě blízká napětí, tak se střídavě rozsvěcovaly LED diody zapojené v obvodu. Přesné shody napětí je obtížné dosáhnout, a tak obě diody nesvítily naráz. Závěr: Naměřené hodnoty se velmi dobře shodují s hodnotami vypočtenými. U rozdílového zesilovače, po vyřazení hodnot mimo rozsah měřícího přístroje, se naměřené a vypočtené hodnoty opět shodují. Z grafu 2 je patrná část přenosové oblasti zesilovače bylo by dobré měření rozšířit i na oblast nízkých frekvencí, aby byla změřena i dolní hranice přenosové oblasti zesilovače.