Teoretický rozbor : Postup měření : a) Neinvertující zesilovač napětí (Noninverting Amplifier) 1) Spojte napájecí modul (Power Connection) s děličem napětí (Input Voltage Unit) a neinvertujícím zesilovačem (Noninverting Amplifier). Nastavte zesílení posledního modulu na minimum. Změřte hodnoty vstupního napětí U 1 a výstupního U 2. 2) Potenciometrem pro zesílení nastavte výstupní napětí U 2 zesilovače tak, aby mělo stejnou absolutní hodnotu jako napětí vstupní U 1. Překontrolujte nastavení U 1. Pokud se změnilo, nastavte U 2 znovu tak, aby zesílení bylo 1. 3) Vstupní napětí U 1 nastavujte od 0 do 5 V po krocích 0,5 V a měřte výstupní napětí U 2 zesilovače. Zapište do následující tabulky. Strana 1/5
4) Závislost U 2 = f(u 1 ) vyneste do grafu. 5) Popište jak se mění výstupní napětí U 2 se změnou napětí vstupního U 1 (posuďte plynulost a linearitu). 6) Je tedy invertující operační zesilovač obvod digitální nebo analogový? 7) Jaké znaménko má výstupní signál U 2 vzhledem ke vstupnímu U 1? 8) To znamená, že mezi vstupním a výstupním signálem platí přímá nebo nepřímá úměra? 9) Vynesenou závislost porovnejte s převodní charakteristikou napětí pro bipolární a unipolární tranzistor. Popište čím se liší zesilovače tranzistorové od zesilovačů operačních. 10) Zakreslete schéma zapojení neinvertujícího OZ a zapište vztah pro napěťové zesílení. Jaký typ zpětné vazby se zde využívá? 11) Nastavte vstupní napětí OZ U 1 na 0,5 V a výstupní napětí U 2 na 1 V. Zesílení je tedy 2. Zkontrolujte znovu nastavení U 1. Pokud se změnilo, upravte jej na původní hodnotu stejně jako výstupní napětí. Pokračujte podle bodů 3) a 4) návodu a tento průběh vyneste do stejného grafu. Pro zesílení A u = 2 12) Porovnejte přenosovou funkci pro obě hodnoty zesílení. Jak ovlivnilo různé zesílení tvar a meze obou průběhů? 13) Nastavte vstupní napětí U 1 na hodnotu 0,1V. Potenciometr zesílení nastavte na maximum. Odečtěte hodnotu výstupního napětí U 2. Vypočtěte max. velikost napěťového zesílení A umax neinvertujícího zesilovače. 14) Propojte napájecí modul s děličem napětí, neinvertujícím a invertujícím zesilovačem (v tomto pořadí). Neinvertující zesilovač nastavte na zesílení +2, invertující na zesílení -1. Vstupní napětí OZ1 (neinvert.) nastavte na 0,2 V. Odečtěte výstupní napětí OZ1 (neinvert.) a OZ2 (invert.). Vypočítejte zesílení Strana 2/5
jednotlivých OZ a celkové zesílení. Je celkové zesílení dáno součtem nebo součinem zesílení jednotlivých modulů? Invertující OZ Neinvertující OZ Oba OZ ve spojení U 1INV U 1NEI 0,2 V A Ucelk U 2INV U 2NEI A Ucelk = A UINV A UNEI A UINV A UNEI 15) Změňte pořadí obou zesilovačů. Má tato změna vliv na výsledek? Proč? b) Invertující zesilovač napětí (Inverting Amplifier) 1) Spojte napájecí modul (Power Connection) s děličem napětí (Input Voltage Unit) a invertujícím zesilovačem (Inverting Amplifier). Nastavte zesílení posledního modulu na minimum. Změřte hodnoty vstupního napětí U 1 a výstupního U 2. 2) Potenciometrem pro zesílení nastavte výstupní napětí U 2 zesilovače tak, aby mělo stejnou absolutní hodnotu jako napětí vstupní U 1. Překontrolujte nastavení U 1. Pokud se změnilo, nastavte U 2 znovu tak, aby zesílení bylo -1. 3) Vstupní napětí U 1 nastavujte od 0 do 5 V po krocích 0,5 V a měřte výstupní napětí U 2 zesilovače. Zapište do následující tabulky. 4) Závislost U 2 = f(u 1 ) vyneste do grafu. 5) Popište jak se mění výstupní napětí U 2 se změnou napětí vstupního U 1 (posuďte plynulost a linearitu). 6) Je tedy invertující operační zesilovač obvod digitální nebo analogový? 7) Jaké znaménko má výstupní signál U 2 vzhledem ke vstupnímu U 1? 8) To znamená, že mezi vstupním a výstupním signálem platí přímá nebo nepřímá úměra? Strana 3/5
9) Vynesenou závislost porovnejte s převodní charakteristikou napětí pro bipolární a unipolární tranzistor. Popište čím se liší. 10) Zakreslete schéma zapojení invertujícího OZ a zapište vztah pro napěťové zesílení. Jaký typ zpětné vazby se zde využívá? 11) Nastavte vstupní napětí OZ U 1 na 0,5 V a výstupní napětí U 2 na -1 V. Zesílení je tedy -2. Zkontrolujte znovu nastavení U 1. Pokud se změnilo, upravte jej na původní hodnotu stejně jako výstupní napětí. Pokračujte podle bodů 3) a 4) návodu a tento průběh vyneste do stejného grafu. Pro zesílení A u = -2 12) Porovnejte přenosovou funkci pro obě hodnoty zesílení. Jak ovlivnilo různé zesílení tvar a meze obou průběhů? 13) Nastavte vstupní napětí U 1 na hodnotu 0,1V. Potenciometr zesílení nastavte na maximum. Odečtěte hodnotu výstupního napětí U 2. Vypočtěte max. velikost napěťového zesílení A umax invertujícího zesilovače. 14) Propojte napájecí modul s děličem napětí a neinvertujícím zesilovačem. Neinvertující zesilovač nastavte na zesílení +5. Vstupní napětí OZ nastavte na 0,4 V. Odečtěte výstupní napětí OZ. Ohmmetrem zjistěte odpor rezistoru a dopočítejte odpor potenciometru ve zpětné vazbě při nastaveném zesílení. Jak se musí odpor potenciometru změnit, abychom dosáhli zesílení +10? Neinvert. OZ A u = +5 A u = +10 U 1NEI 0,4 V R 1 R 1 U 2NEI R 2 R 2 A UNEI +5 15) Propojte napájecí modul s děličem napětí a invertujícím zesilovačem. Invertující zesilovač nastavte na zesílení -4. Vstupní napětí nastavte na 0,75 V. Odečtěte výstupní napětí. Ohmmetrem zjistěte odpor obou rezistorů a dopočítejte odpor potenciometru ve zpětné vazbě při nastaveném zesílení. Jak se musí odpor potenciometru změnit, abychom dosáhli zesílení -5? Strana 4/5
Invertující OZ A u = -4 A u = -5 U 1INV 0,75V R R U 2INV R R A UINV -4 R R Vypracování: Zde stručně vyjádřete závěry ke každému z předchozích bodů měření, včetně výpočtů a průběhů naměřených veličin, podle čísla a písmene zadání. Schémata zapojení uveďte na titulní stranu protokolu spolu s použitými přístroji. Strana 5/5