MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV A mérés tárgya:
Egyszerű áramkör megépítése és bemérése (1. mérés)
A mérés időpontja:
2004. 02. 10
A mérés helyszíne:
BME, labor: I.B. 413
A mérést végzik:
A
Mérőcsoport:
K1, 1. csoport
A mérést vezeti:
<mérésvezető neve>
Belso Zoltan
Szilagyi Tamas
B
Felhasznált eszközök PC
NEC Express 5800 TM600
GEP 12
Digitális oszcilloszkóp
AGILENT 54622A
MY40008976
Függvénygenerátor
AGILENT 33220A
MY43001877
Digitális multiméter (6½ digit)
AGILENT 33401A
MY41036357
Tapegyseg
E3630A
MY40006589
Kézi multiméter
METEX
AD401947
Breadboard Kéziszerszámok
Csipesz., nagyító, csípőfogó
Mérési feladatok 5 R3
+ + 8
z
7
TL082
6 _
Ube
Cs
4
_
R 1
Uki
Cs
Rz 2
1. Neminvertáló alapkapcsolás mérési feladatai 1.1. Határozza meg a kapott alkatrészek értékét!
R1=10k
R2=100k
R3=10k
Csz=22n
1.2. Mérje meg az erősítő ofszet feszültségét (zárja rövidre a bemenetet): mekkora kimenő-feszültség mérhető zérus bemenő feszültség esetén?
Kimeneti ofszet: Uo_ki=35.2 mV. 1.3. A mért kimeneti ofszet értéket számítsa át a bemenetre és a kapott eredményt értékelje!
A nevleges erosites A0=(R1+R2)/R1=11, igy a bemeneti ofszet Uo_be=Uo_ki/A0=3.2 mV. 1
Mérési jegyzőkönyv
1.4. Mi okozza az ofszet feszültséget, reális-e a kapott eredmény a műveleti erősítő adatlapjával összevetve?
Az ofszetet az erosito belso munkapontjainak apro elterese okozza. A bemeneti ofszet 3.2 mV ami jol megegyezik a katalogousban szereplo 3 mV-os ertekkel. 1.5. Milyen hibát okozhat a műveleti erősítő bemeneti munkaponti árama (bias current), hogyan célszerű megválasztani az R3 ellenállás értékét?
A bemeneti munkaponti aram feszultsegesest okoz a kulso ellenallasokon, ezert az R3=R1xR2 valasztas a celszeru. 1.6. Mérje meg az oszcilloszkópon!
erősítő
kivezérelhetőségét!
A
kimeneti
jelet
figyelje
A kivezerelhetoseg 26.3V pk-pk. Ehhez 2.3V pk-pk bemenet tartozik. 1.7. Növelje a bemeneti feszültséget addig, amíg a kimenő jel torzítani nem kezd, majd csökkentse a bemeneti jelet, amíg a torzítás meg nem szűnik. Mérje meg a bemenő és kimenő feszültségeket
Bemenet: U_rms_be = 815 mV, U_pk-pk_be = 2.34 V Kimenet: U_rms_ki = 9.16V
U_pk-pk_ki = 26.3V
1.8. Mérje meg az erősítő feszültségerősítését!
Az erosites a fenti mert adatokbol A = U_pk-pk_ki / U_pk-pk_be = 11.24.
2
10. mérés
Sorrendi hálózatok vizsgálata
2. Invertáló erősítő alapkapcsolás mérés feladatai + R5
6 _ 8 C1
R4
Ube R6
5
Csz
7
TL082
+
4
_
Csz
U
ki
2.1. Határozza meg a kapott alkatrészek értékét!
C1=100n
R4=10k
R5=100k
R6=10k
Csz=22n
2.2. Mérje meg az erősítő feszültségerősítését: 1 kHz-n!
A feszultsegerosites: A = U_pk-pk_ki / U_pk-pk_be = 10.13/1.05 = 9.65. 2.3. Vizsgálja meg az erősítő impulzusjel átvitelét! Mérje meg a kimenőjel eltérését az ideálistól (fel- és lefutási idő, túllövés, tetőesés)!
3
Mérési jegyzőkönyv
1 kHz frekvencian, 1 V_pk-pk_be bemenet eseten:
20 kHz frekvencian:
4
10. mérés
Sorrendi hálózatok vizsgálata
A kisebb frekvenciak eseten a bemeneti csatolokondenzator miatt nagyobb a tetoeses. Ez a kondenzator R4, R5 ellenallasokon keresztul sul ki. A felfutasi idot es a tetoesest az alabbi abra mutatja:
2.4. Van-e eltérés a kisjelű és a nagyjelű viselkedés között?
5
Mérési jegyzőkönyv
Kisjelu viselkedes (50 mV bemeneti feszultseg):
A korabbi nagyjelu abrakkal osszehasonlitva megallapithato, hogy a felfutasi ido 3 us-rol 2.2 us-ra csokkent. A tetoeses a jelnagysaggal aranyosan csokkent, tehat a jellege nem valtozott. 2.5. Számítsa ki a műveleti erősítő slew-rate-jét!
6
10. mérés
Sorrendi hálózatok vizsgálata
A felfutas elso, kozel linearis szakaszat tekintve, 580 ns alatt a jel 10.16 V-ot emelkedik, ez 17.5 V/us slew rate-nek felel meg. A katalogusban 13 V/us slew rate talalhato.
3. Hullámforma generátor mérése + 2 _ 8 R7
3
C2
4
_
3
1
TL082
+
+
Csz
R8
TL082 2 _ 4
Csz
Integrátor
+
8
R10
_
R9 Csz
1
Csz
Komparátor
Ki1
Ki2
3.1. Határozza meg a kapott alkatrészek értékét!
C2=100n
R7=10k
R8=50k
R9=100k
R10=0 ohm
Csz=22n
3.2. A kapcsolás Ki1 kimenetén háromszögjel, a Ki2 kimenetén négyszögjel jelenik meg ha a tervezés és az építés hibátlan volt.
A haromszogjel amplitudojat a komparator 1:2-es visszacsatolasi osztasi aranya hatarozza meg. A 30 V pk-pk kiulesi feszultsegbol igy 15 V pk-pk nagysagu haromszogjel keletkezik. 3.3. Emelje be a jegyzőkönyvbe a kapcsolás jellemző jelalakjait: Uki1, Uki2 és f!
7
Mérési jegyzőkönyv
A haromszogjel feszultsege U_h_pk-pk = 14.7 V A negyszogjel feszultsege U_n_pk-pk = 29.4 V A rezges frekvenciaja 498.8 Hz. A visszacsatolas osztasaranyat az R8 helyere tett 150 kOhm-os potenciometerrel valtoztattuk. Az R7 helyere 4.7 kOhm-os potenciometert tettunk, hogy az integrator meredekseget is allitani tudjuk. Meresi tapasztalat, hogy a parameterek szelsoseges erteke mellett a jelalakok torzulnak. A hatarhelyzetet az alabbi abra illusztralja:
Megjegyzes: az elobbi esetben a rezgesi frekvencia mar majdnem 10 kHz volt.
8
10. mérés
Sorrendi hálózatok vizsgálata
4. Kiegészítő mérési feladatok +15v
10k
D1 Ube1 C3 100n
R11
R6 Ube2 22k
+
2 _ 8 3
Csz
1
TL082
+
R12 20k
4
_
5
1k
R14 20k
R15 10k
7
TL082
C sz
1
R18
D4
1k 4 _ C sz
6 _ 5
D3
IC1
TL082
+
R17 1k
+
2 _ 8+ 3
D2
C sz
6 _ R13 20k
R16
7
TL082
R19
D5
1k
+ IC2
4.1. Ellenőrizze a LED-ek kigyulladási feszültségeit az Ube2 bemenetről!
U_D5 = 1.89 V U_D4 = 5.63 V U_D3 = 9.36 V U_D2 = 13.09 V Az elmeleti ertekek U_D5 = 1.875 V; U_D4 = 1.625 V; U_D3 = 9.375; U_D2 = 13.125 V. A mert ertekek ezzel igen jol megegyeznek, az elteres foleg az ellenallasok pontatlansagabol szarmazik. 4.2. Mekkora áram folyik a világító LED-eken?
A D4 diodahoz tartozo 1 kOhm-os ellenallas pontos erteke 0.984 kOhm. Amikor a LED vilagit, az ellenallason 12.888 V a feszultseg. A LED arama ebbol I_LED = 13.1 mA. 4.3. Mekkora a világító LED-eken eső feszültség?
A LED feszultseget kozvetlenul merjuk. U_LED = 2.105 V. 4.4. Mérje meg a C3 -R6 RC-kör időállandóját!
9
Mérési jegyzőkönyv
A jel lefutasat vizsgalva, a kezdodo exponencialis gorbe jo kozelitessel egybeesik az erintovel. Mivel a jel elmeleti megfontolasok alapjan 0 Voltig csokkenne (ha nem jonne a kovetkezo felfuto impulzus), az idoallando: tau = 9.37 V / 1.96 * 0.504ms = 2.38 ms. Az elmeleti ertek tau = RC = 2.2 ms.
10
10. mérés
Sorrendi hálózatok vizsgálata
Annak igazolasa, hogy a feszultseg tenyleg nullaig csokken (alacsony, 30 Hz frekvencian merve):
4.5. Mérje meg a váltakozó feszültséghez tartozó LED küszöbfeszültségeket Ube1 bemenetről! Használjon 10MHz mérőjelet!
kigyulladási frekvenciájú
Az oszcilloszkoppal az aramkor bemeneti jelet es a LED-ek feszultseget merjuk. Nagyobb frekvenciak fele a bemeneti kondenzator hatasara a komparatorokra eso feszultseg egyre kisebb, 10 MHz-en mar csak a legalso LED vilagit. 103 kHz felett a 4-es LED mar nem vilagit (feszultsege nem eri el a nyitofeszultseget). 23 kHz felett az 5-os LED mar nem alszik ki tobbe.
11
Mérési jegyzőkönyv
Az 5-os LED feszultseget merve:
A 4-es LED feszultseget merve:
12
10. mérés
Sorrendi hálózatok vizsgálata
4.6. Mit tapasztalunk és miért, ha a kigyulladási küszöbfeszültségeket egyre kisebb frekvenciájú bemenő jellel mérjük?
A feszultsegjelzo altal erzekelt jelszint a frekvencia novelesevel csokken. A bemeneti kondenzator egyre kisebb impedanciat kepvisel.
13
