Příklady 17 až 26. BMPS, cvičení 11 Dalibor Biolek, 2005



Podobné dokumenty
Elektronické praktikum EPR1

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

Zpětná vazba a linearita zesílení

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

Operační zesilovač (dále OZ)

Měření vlastností střídavého zesilovače

Zvyšování kvality výuky technických oborů

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

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Simulace v OrCadPSpice 10 na úrovni vstupních souborů (bez schématického editoru)

Dvoustupňový Operační Zesilovač

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

DETEKTOR POKLESU NAPĚTÍ BATERIE S LT1078

Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1

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

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

popsat činnost základních zapojení operačních usměrňovačů samostatně změřit zadanou úlohu

Operační zesilovač. 1 Teoretická část

POZNÁMKY K ZADÁNÍ PREZENTACÍ - 17BBEO - TÉMA 2

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

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

Operační zesilovače. U výst U - U +

1 Smíšené digitálně-analogové simulace

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

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.

Fyzikální praktikum 3 Operační zesilovač

Základní zapojení s OZ. Vlastnosti a parametry operačních zesilovačů

1.6 Operační zesilovače II.

OPERA Č NÍ ZESILOVA Č E

Zadání semestrálních prácí z předmětu Elektronické obvody. Jednodušší zadání

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

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

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů operačních zesilovačů, část 3-7-5

Simulace v OrCadPSpice 10 na úrovni vstupních souborů (bez schématického editoru)

Vykreslete převodní, modulovou a fázovou charakteristiku C-R článku. Zjistěte rezonanční frekvenci tohoto článku. Proveďte šumovou analýzu obvodu.

Napájení mikroprocesorů. ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer. studenty zapsané v předmětu: A4B38NVS

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

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

PŘEDNÁŠKA 1 - OBSAH. Přednáška 1 - Obsah

BMPS, simulace v OrCadPSpice 10 na úrovni schématického editoru Dalibor Biolek,

Laboratorní úloha KLS 1 Vliv souhlasného rušení na výsledek měření stejnosměrného napětí

+ U CC R C R B I C U BC I B U CE U BE I E R E I B + R B1 U C I - I B I U RB2 R B2

POZNÁMKY K ZADÁNÍ PREZENTACÍ - 17BBEO - TÉMA 1

Měření vlastností stejnosměrných tranzistorových zesilovačů

PŘELAĎOVÁNÍ AKTIVNÍCH FILTRŮ POMOCÍ NAPĚŤOVĚ ŘÍZENÝCH ZESILOVAČŮ

OPERAČNÍ ZESILOVAČE. Teoretický základ

Měření na bipolárním tranzistoru.

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů operačních zesilovačů, část 3-7-4

4.3.8 Vzorce pro součet goniometrických funkcí. π π. π π π π. π π. π π. Předpoklady: 4306

2. MĚŘENÍ TEPLOTY TERMOČLÁNKY

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

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů operačních zesilovačů, část 3-7-3

Přednáška 3 - Obsah. 2 Parazitní body effect u NMOS tranzistoru (CMOS proces) 2

Laboratorní úloha KLS 1 Vliv souhlasného rušení na výsledek měření stejnosměrného napětí

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

1 Digitální zdroje. 1.1 Převod digitálních úrovní na analogový signál. Cílem cvičení je osvojení práce s digitálními zdroji signálu.

Abychom se vyhnuli užití diferenčních sumátorů, je vhodné soustavu rovnic(5.77) upravit následujícím způsobem

elektrické filtry Jiří Petržela aktivní prvky v elektrických filtrech

Programování mikropočítačů platforma Arduino

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Elektronick e obvody 2016 prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. 1

Výpočet základních analogových obvodů a návrh realizačních schémat

MĚŘENÍ TEPLOTY TERMOČLÁNKY

Studium klopných obvodů

Prvky a obvody elektronických přístrojů II

KZPE semestrální projekt Zadání č. 1

200W ATX PC POWER SUPPLY

Neřízené usměrňovače reálné vlastnosti

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Studium tranzistorového zesilovače

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

OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH

3 Editor Capture. 3.1 Práce s projekty. Analýza elektronických obvodů programem PSpice 9

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

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů logického obvodu část Teoretický rozbor

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Projekt - Voltmetr. Přednáška 3 - část A3B38MMP, 2015 J. Fischer kat. měření, ČVUT - FEL, Praha. A3B38MMP, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL 1

e, přičemž R Pro termistor, který máte k dispozici, platí rovnice

2. NELINEÁRNÍ APLIKACE OPERAČNÍCH ZESILOVAČŮ

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU NÁVRH A ANALÝZA ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ

Přednáška 4 - Obsah. 1 Základní koncept přesného návrhu Koncept přesného operačního zesilovače... 1

Knihovny součástek. Přidání knihovny. Cesta ke knihovnám pro Pspice

Rezonanční řízení s regulací proudu

Popis obvodu U2403B. Funkce integrovaného obvodu U2403B

Měřicí řetězec. měřicí zesilovač. převod na napětí a přizpůsobení rozsahu převodníku

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

D C A C. Otázka 1. Kolik z následujících matic je singulární? A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

Číslicový Voltmetr s ICL7107

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu.

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Elektronické obvody analýza a simulace

BKD/ BKF 7000 tyristorové DC měniče od 5 do 1100 kw

Laboratorní měření 1. Seznam použitých přístrojů. Popis měřicího přípravku

Odporový dělič napětí a proudu, princip superpozice

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

1 Zadání. 2 Teoretický úvod. 4. Generátory obdélníkového signálu a MKO

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Sylabus kurzu Elektronika

Inteligentní převodníky SMART. Univerzální vícevstupový programovatelný převodník. 6xS

Proudové zrcadlo. Milan Horkel

Elektronika pro informační technologie (IEL)

Transkript:

BMPS, cvičení 11 Dalibor Biolek, 25 Příklady 17 až 26 Základy práce s podobvody SPICE (.SUBCKT) Zakládání vlastních knihoven. Zdroje napětí typu E. Užitečné funkce LIMIT a TABLE. Definování uživatelských funkcí -.FUNC.

BMPS, cvičení 12 Dalibor Biolek, 25 17) Vin 1 1V 1 2 1k 2 3 1k R3 3 1k R4 3 4 1k X1 2 4 operak_jednoduchy.subckt operak_jednoduchy 1 2 4 Rin 1 2 1meg Rout 3 4 5 E1 3 1 2 2k s Na základě schématu podobvodu a schématu celého obvodu se snažte pochopit mechanismus tohoto hierarchického modelování. Zopakujte si z teorie způsob modelování zdroje napětí řízeného napětím E. Proveďte analýzu pracovního bodu a ručním výpočtem ověřte její správnost. Zdůvodněte nepatrné numerické odchylky. Všimněte si výrazu ( X1.3) -12.54 (interní uzel č. 3 podobvodu X1 a jeho napětí; tento uzel není připojen k vnějším uzlům obvodu, proto jeho napětí SPICE rovněž zviditelnil). 18) Vin 1 1V 1 2 1k 2 3 1k R3 3 1k R4 3 4 1k X1 2 4 operak_jednoduchy params: A=1T Rin=1e12 Rout=1e-1.subckt operak_jednoduchy 1 2 4 params: A=2k Rin=1meg Rout=5 E1 3 1 2 {A} s Nyní je podobvod volán s parametry, a to tak, abychom simulovali téměř ideální operační zesilovač. Poznamenejme, že Rout nelze nastavit na nulu a žádný číselný údaj na nekonečno. 1V Vin 1k Rin 1k - + X1 E1 R3 1k Rout AV(1,2) R4 1k

BMPS, cvičení 13 Dalibor Biolek, 25 Volání podobvodu s parametry je zvlášť výhodné, pokud je podobvod umístěn v knihovně. Pak jej může využívat více uživatelů ve svých konkrétních vstupních souborech, které jsou na tuto knihovnu napojeny příkazem.lib. 19) Zkuste si vytvořit svou vlastní knihovnu se jménem pokus.lib, do které vložíte definiční text podobvodu: vstupní soubor: Vin 1 1V 1 2 1k 2 3 1k R3 3 1k R4 3 4 1k X1 2 4 operak_jednoduchy params: A=1T Rin=1e12 Rout=1e-1 Knihovna pokus.lib: Moje pokusna knihovna.subckt operak_jednoduchy 1 2 4 params: A=2k Rin=1meg Rout=5 E1 3 1 2 {A} s 2) Knihovnu pokus.lib rozšíříme o model operačního zesilovače se saturací. Výstupní napětí operačního zesilovače pak nemůže být větší než zvolená hodnota 13V a menší než -13V. Je k tomu využit speciální zápis zdroje E spolu s funkcí LIMIT (viz výpis níže). Prostudujte! Vin 1 1V 1 2 1k 2 3 1k R3 3 1k R4 3 4 1k X1 2 4 operak_se_saturaci params: A=2k Rin=1meg Rout=5

BMPS, cvičení 14 Dalibor Biolek, 25 moje pokusna knihovna.subckt operak_jednoduchy 1 2 4 params: A=2k Rin=1meg Rout=5 E1 3 1 2 {A} s.subckt operak_se_saturaci 1 2 4 params: A=2k Rin=1meg Rout=5 E1 3 value={limit(av(1,2), -13,13)} s Analýzou se přesvědčete o tom, že naprogramování saturace funguje (například zvětšete vstupní napětí na 2V nebo zmenšete R3 na 1 ohmů). 21) Pokuste se napěťovou převodní charakteristiku operačního zesilovače modelovat funkcí TABLE. Řešení: E1 3 value={table(v(1,2), -13/A, -13, 13/A,13)} 22) Pomocí příkazu.func definujte novou funkci y=output(x), která bude modelovat závislost výstupního napětí zdroje E1, tj. y, na vstupním diferenčním napětí, tj. x. Tuto funkci pak použijte v podobvodu operak_se_saturaci. Řešení podobvod:.subckt operak_se_saturaci 1 2 4 params: A=2k Rin=1meg Rout=5 E1 3 value={output(v(1,2))}.func output(x)=limit({a}x, -13,13); funguje i bez rovnítka a taky {limit(ax, -13,13)} s ; dokonce nemusí být funkce limit ani v {} Funkce má pouze lokální platnost v rámci podobvodu. Zkuste změnit parametry operačního zesilovače tak, aby představoval ideální OZ, viz příklad 15. SPICE bude mít problémy s nalezením řešení. O této problematice bude pojednáno později. 23) Námět na další zdokonalení modelu: napište podobvod operačního zesilovače, který bude mít další dva vývody na napájecí napětí, a saturační napětí bude odvozeno z napájecího vzorcem Saturační napětí = napájecí napětí -1,5V. Řešení: 1k R4 1k Vin 1 1V Vplus 5 15V Vminus 6-15V 1V Vin 1k - + X1 - R3 1k + -15V 15V Vminus Vplus

BMPS, cvičení 15 Dalibor Biolek, 25 1 2 1k 2 3 1k R3 3 1k R4 3 4 1k X1 2 5 6 4 operak_se_saturacix params: A=2k Rin=1meg Rout=5 uzly: neinvertujici vstup invertujici vstup kladne napajeci napeti zaporne napajeci napeti vystup.subckt operak_se_saturacix 1 2 3 4 5 params: A=2k Rin=1meg Rout=5 Rout 5 6 {Rout} 3 1T 4 1T E1 6 value={limit(av(1,2),v(4)+1.5,v(3)-1.5)} s Rin 1T E1 1T Rout Pomocné odpory 1Tohm (Terra = 11 12 ) jsou připojeny k napájecím vývodům z toho důvodu, že každý z uzlů obvodu musí mít stejnosměrné spojení se zemí (s uzlem ). Odzkoušejte nyní fungování celého obvodu v saturačním režimu při různých napájecích napětích. 24) Nahraďte model OZ profesionálním SPICE modelem zesilovače typu 741 z knihovny PSPICE. Řešení viz předchozí příklad, pouze volání podobvodu bude jiné: X1 2 5 6 4 ua741 V demo verzi OrCadPSpice je tento model v knihovně EVAL.LIB, v profi verzi je v knihovně OPAMP.LIB. Prohlédněte si jej. Pořadí vývodů operačního zesilovače při volání podobvodu je standardně (viz též hlavička podobvodu v knihovně): neinvertující vstup, invertující vstup, kladné napájení, záporné napájení, výstup. Pro úspěšnou simulaci potřebujeme tuto informaci, nepotřebujeme rozumět vnitřku daného podobvodu. Porovnáme-li chování obvodu s operačním zesilovačem 741 a s naším zesilovačem operak_se_saturacix, nezaznamenáme velké rozdíly. Je tomu tak proto, že náš model je dostatečně přesný pro analýzu stejnosměrných poměrů (při napájecím napětí nad 1,5V). Naprosto nevyhovující však bude pro analýzu v dynamickém režimu (řešení přechodných dějů a kmitočtových charakteristik). 25) Z Internetu nebo odjinud si sežeňte SPICE model integrované napěťové reference REF1 firmy Analog Devices. Příslušný podobvod si uložte do pomocné knihovny POKUS.LIB. Zjistěte výstupní napětí podle schématu na obrázku při teplotě 27 stupňů Celsia.

BMPS, cvičení 16 Dalibor Biolek, 25 Řešení vstupní soubor: zdroj 1V Vnap 1 15V 2 3 5k 3 5k Xreference 1 3 2 REF1_AD Výstupní napětí vyjde 9,977V. Diskuse: zjišťování vývodů obvodu z hlavičky příslušného podobvodu, souvislost se zápisem podobvodu ve vstupním souboru. 15V Vnap Xreference Vin REF1 GND Vo trim 5k 5k VIN GND TRIM VOUT.SUBCKT REF1_AD 2 4 5 6.....ENDS REF1_AD output Náměty na další pokusy, viz příklad 26: 26) Pomocí příkazu.param realizujte odpory a jako potenciometr o odporu 1kohmů. Zjistěte, jak se mění výstupní napětí při točení potenciometru. Pokuste se tak nastavit výstupní napětí přesně na 1V. Řešení: zdroj 1V Vnap 1 15V 2 3 {Rprom} 3 {1k-Rprom} Xreference 1 3 2 REF1_AD.param Rprom=5k.step param=rprom list 8k 8.5k 9k Při růstu roste výstupní napětí. Napětí 1V je nastaveno při asi 8,77k.