Elektronické praktikum EPR1



Podobné dokumenty
Měření vlastností střídavého zesilovače

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

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

Úloha 1: Zapojení integrovaného obvodu MA 7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu

Měření vlastností stejnosměrných tranzistorových zesilovačů

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

Fyzikální praktikum 3 Operační zesilovač

Elektronické praktikum EPR1

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

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

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

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

Petr Myška Datum úlohy: Ročník: první Datum protokolu:

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

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

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

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

Odporový dělič napětí a proudu, princip superpozice

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

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

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

Návrh frekvenčního filtru

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina

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

Frekvence. BCM V 100 V (1 MΩ) - 0,11 % + 40 μv 0 V 6,6 V (50 Ω) - 0,27 % + 40 μv

Měření na bipolárním tranzistoru.

Pracoviště 1. Vliv vnitřního odporu voltmetru na výstupní napětí můstku. Přístroje: Úkol měření: Schéma zapojení:

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

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

Laboratorní práce č. 3: Měření elektrického proudu a napětí

TRANZISTOROVÝ ZESILOVAČ

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

OPERAČNÍ ZESILOVAČE. Teoretický základ

Studium tranzistorového zesilovače

Pracovní list - Laboratorní práce č. 7 Jméno: Třída: Skupina:

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

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

Teorie elektronických

Automatizační technika Měření č. 6- Analogové snímače

6 Měření transformátoru naprázdno

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

2. MĚŘENÍ TEPLOTY TERMOČLÁNKY

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Návrh a analýza jednostupňového zesilovače

1.6 Operační zesilovače II.

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

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.

2 Přímé a nepřímé měření odporu

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

MĚŘENÍ TEPLOTY TERMOČLÁNKY

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

Operační zesilovač (dále OZ)

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jiří Kozlík dne:

2-LC: Měření elektrických vlastností výkonových spínačů (I)

Abstrakt. fotodioda a fototranzistor) a s jejich základními charakteristikami.

Fyzikální praktikum...

Laboratorní práce č. 2: Ověření činnosti transformátoru

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

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1

Synchronní detektor, nazývaný též fázově řízený usměrňovač, je určen k měření elektrolytické střední hodnoty periodického signálu podle vztahu.

Teoretický úvod: [%] (1)

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Zvyšování kvality výuky technických oborů

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

Graf I - Závislost magnetické indukce na proudu protékajícím magnetem. naměřené hodnoty kvadratické proložení. B [m T ] I[A]

Manuální, technická a elektrozručnost

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

5. A/Č převodník s postupnou aproximací

Úloha 5 Řízení teplovzdušného modelu TVM pomocí PC a mikropočítačové jednotky CTRL

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 11: Termická emise elektronů

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

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

Laboratorní cvičení č.10

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

ELEKTRICKÉ STROJE. Laboratorní cvičení LS 2013/2014. Měření ztrát 3f transformátoru

Laboratorní cvičení č.11

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

b) Vypočtěte frekvenci f pro všechny měřené signály použitím vztahu

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření vlastní a vzájemné indukčnosti, část 3-1-3

Zvyšování kvality výuky technických oborů

INTEGROVANÁ STŘEDNÍ ŠKOLA TECHNICKÁ BENEŠOV. Černoleská 1997, Benešov. Elektrická měření. Tematický okruh. Měření elektrických veličin.

1.1 Měření parametrů transformátorů

Operační zesilovač. 1 Teoretická část

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

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

Zpětná vazba a linearita zesílení

UVSSR, ODBOR ELEKTROTECHNIKY LABORATORNÍ CVIČENÍ ELEKTROTECHNIKA A ELEKTRONIKA

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

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

OPERA Č NÍ ZESILOVA Č E

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

Korekční křivka napěťového transformátoru

Fyzikální praktikum...

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU NÁVRH A ANALÝZA ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů logického obvodu, část 3-6-5

Úloha 5: Charakteristiky optoelektronických součástek

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

základní vzdělávání druhý stupeň

Teorie elektronických obvodů (MTEO)

Transkript:

Elektronické praktikum EPR1 Úloha číslo 4 název Záporná zpětná vazba v zapojení s operačním zesilovačem MAA741 Vypracoval Pavel Pokorný PINF Datum měření 9. 12. 2008 vypracování protokolu 14. 12. 2008

Zadání 1. Navrhněte zápornou zpětnou vazbu a zapojení operačního zesilovače pro případy celkového zesílení K = 12 a K = -12 (neinvertující a invertující zapojení). V rámci přípravy v laboratorním deníku navrhněte schéma úplného zapojení obou případů, které budete v praktiku realizovat (včetně potřebných výpočtů a odvození, která uvedete i v protokolu). Potřebná teorie viz přednášky. 2. Připojte napájecí napětí k operačnímu zesilovači dle doporučení výrobce a seznamte se se zapojením patice integrovaného obvodu podle katalogu. Všimněte si konvence způsobu kreslení napájení obvodů ve schématu a skutečného propojení zdrojů napájení s obvodem zesilovače. 3. Změřte zesílení zesilovače a jeho dynamický rozsah pro stejnosměrný signál a pro oba případy z bodu 1. Zesílení určujte jako směrnici přímky, která aproximuje naměřené body v lineární části. 4. Ze závislosti určené v bodě 3 určete napětí na vstupu, při kterém je na výstupu napětí právě 0,00 V. 5. Porovnejte naměřené výsledky s teoreticky odvozenými hodnotami a případný rozdíl vysvětlete. 6. Ověřte funkci i pro střídavé signály 100 a 1000 Hz Vypracování Návrh zapojení se zápornou zpětnou vazbou Následující schémata ukazují invertující a neinvertující zapojení operačního zesilovače. Obrázek 1 - Invertující zapojení operačního zesilovače

Obrázek 2 - Neinvertující zapojení operačního zesilovače Návrh záporné zpětné vazby Pro návrh budeme uvažovat následující vlastnosti operačního zesilovače. Vstupní odpor R i, výstupní odpor R o 0 (tj. při správném zapojení zpětné vazby je napětí mezi vstupy operačního zesilovače rovno 0). Platí následující vztahy I R1 = U A, I R2 = U B Z předpokladu nekonečného vstupního odporu plyne, že proud tekoucí do OZ je roven 0. Tedy I R1 =-I R2. Po dosazení získáme vztah U B = U A Pro požadované zesílení K=-12 v zapojení s invertujícím vstupem K = U B U A v poměru dostáváme, že velikost odporů musí být = 12 Pro tento typ zesilovače musí být hodnoty odporů v rozmezí 2 kω 3 MΩ. Zvolili jsme proto odpor 100kΩ (naměřeno 104,9 kω) a odpor 1,2 MΩ (naměřeno 1,41 MΩ). Pro změřené velikosti odporů je velikost teoretického zesílení 13,44. Pro zapojení na neinvertující vstup jsme použili stejné odpory a přepočítali jsme velikost zesílení.

Výpočet je shodný s předchozím postupem, pouze napětí na odporu R2 není rovno U B, ale U B - U A. Platí tedy I R1 = U A I R2 = U B U A K = U B U A = I R2 I R1 + 1 = + 1 = 1,41M 104,9k + 1 = 14,44 Měření zesílení stejnosměrného signálu Pomocí dvojice voltmetrů jsme měřili závislost výstupního napětí na úrovni vstupu. U A [mv] -1250-1060 -1030-1000 -930-840 -734-616 -534-490 -400-300 -205-146 -74-29 U B [V] 14,51 14,50 14,28 13,95 13,00 11,67 10,99 8,57 7,43 6,77 5,47 4,16 3,02 2,04 1,07 0,44 -K 11,60 13,67 13,86 13,95 13,97 13,89 14,97 13,91 13,91 13,81 13,67 13,86 14,73 13,97 14,45 15,17 Tabulka 1 - Měření zesílení pro invertující vstup (záporná vstupní napětí) U A [mv] 16 46 64 110 192 239 298 400 460 500 630 755 800 876 1030 1200 U B [V] -0,19-0,59-0,84-1,50-2,63-3,28-4,09-5,55-6,32-6,84-8,69-10,30-11,10-12,08-13,13-13,15 -K 11,87 12,82 13,12 13,63 13,69 13,72 13,72 13,87 13,73 13,68 13,79 13,64 13,87 13,79 12,74 10,95 Tabulka 2 - Měření zesílení pro invertující vstup (kladná vstupní napětí) U A [mv] -1065-900 -783-700 -600-470 -363-133 -56-26 U B [V] -12,07-12,15-10,80-9,60-8,30-6,50-5,00-1,79-0,72-0,37 K 11,333 13,500 13,793 13,714 13,833 13,830 13,774 13,459 12,857 14,038 Tabulka 3 - Měření zesílení pro neinvertující vstup (záporná vstupní napětí) U A [mv] 77 100 200 263 341 446 520 650 728 868 985 1138 U B [V] 1,11 1,45 2,87 3,60 4,75 6,20 6,68 9,00 10,12 12,00 13,50 13,36 K 14,416 14,500 14,350 13,688 13,930 13,901 12,846 13,846 13,901 13,825 13,706 11,740 Tabulka 4 - Měření zesílení pro neinvertující vstup (kladná vstupní napětí) Naměřená data jsme v lineární části lineárně fitovali. Výsledky fitu jsou shrnuty v následující tabulce. Směrnice Posunutí Velikost odchylky od teorie Relativní chyba U A kde U B = 0 Invertující vstup -13,884 0,058 0,444 3,20 % 0,0041 Neinvertující vstup 13,753 0,003 0,687 4,76 % -0,0002 Tabulka 5 - Výsledky fitování a odvozené výsledky Z grafu můžeme určit hodnoty, při kterých začíná docházet ke zkreslování výstupního signálu. Šipkami je v grafu naznačeno, kde dynamický rozsah najdeme. Pokud vezmeme krajní body, kde se začíná odchylovat graf od lineární aproximace, dostaneme následující hodnoty Vstupní napětí U A < 0 U A > 0 Horní mez 14,50 13,55 Dolní mez -12,15-12,85 Rozdíl 26,65 26,40 Tabulka 6 - Výpočet dynamického rozsahu

Dynamický rozsah Dynamický rozsah Závislost výstupního napětí na vstupním pro OZ MAA741 20,00 Výstupní napětí *V+ 15,00 10,00 5,00 0,00-1500 -1000-500 0 500 1000 1500 2000 Vstupní napětí *mv+ -5,00-10,00-15,00-20,00 invertující vstup neinvertující vstup Invertující vstup (lineární fit) neinvertující vstup (lineární fit) Graf 1 - Závislost výstupního napětí na vstupním pro OZ MAA741 Měření zesílení harmonického signálu Pro ověření funkce operačního zesilovače jsme změřili hodnoty vstupního a výstupního signálu pomocí analogového osciloskopu. Kvůli nedostatku času jsme provedli pouze velice omezené množství měření. Invertující vstup Neinvertující vstup 150 Hz 1000Hz 150 Hz 1000Hz U A [mv] U B [V] K U A [mv] U B [V] K U A [mv] U B [V] K U A [mv] U B [V] K 16-0,22-13,750 77-1,05-13,636 30 0,34 11,333 86 1,14 13,256 30-0,4-13,333 100-1,3-13,000 60 0,8 13,333 108 1,48 13,704 92-1,26-13,696 92 1,5 16,304 Tabulka 7 - Měření zesílení harmonického signálu

Závěr 1. Schémata pro zapojení operačního zesilovače jsou zakresleny v Obrázek 1 - Invertující zapojení operačního zesilovače a Obrázek 2 - Neinvertující zapojení operačního zesilovače. Postup návrhu zpětnovazebných odporů je uveden v části Návrh záporné zpětné vazby. 3. Výsledky měření pro stejnosměrný signál jsou v tabulkách Tabulka 1 - Měření zesílení pro invertující vstup (záporná vstupní napětí), Tabulka 2 - Měření zesílení pro invertující vstup (kladná vstupní napětí), Tabulka 3 - Měření zesílení pro neinvertující vstup (záporná vstupní napětí) a Tabulka 4 - Měření zesílení pro neinvertující vstup (kladná vstupní napětí). Změřené zesílení a hodnoty dynamického rozsahu jsou uvedeny v tabulkách Tabulka 5 - Výsledky fitování a odvozené výsledky a Tabulka 6 - Výpočet dynamického rozsahu. 4. Pomocí výsledků lineárního fitu jsme určili vstupní napětí, při kterém bude na výstupu napětí 0,00 V na 4,1 mv pro invertující zapojení a -0, 2 mv pro neinvertující zapojení. 5. Porovnání hodnot je uvedeno v Tabulka 5 - Výsledky fitování a odvozené výsledky. Rozdíl mezi naměřenou hodnotou a teoreticky vypočítanou byl nejspíše způsoben špatným měřením velikostí odporů pomocí digitálního multimetru. 6. Měřením jsme ověřili, že operační je schopen zesilovat i harmonický signál. Měření zesílení bylo zatíženou chybou způsobenou nepřesným odečítáním hodnot na osciloskopu. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v Tabulka 7 - Měření zesílení harmonického signálu.