E II. 6. mérés Műveleti erősítők alkalmazása A mérés célja: Példák a műveleti erősítők lineáris üzemben történő felhasználására, az előadásokon elhangzottak alkalmazása a gyakorlatban. A mérésre való felkészülés során tanulmányozza át az alábbi jegyzeteket: El. ák. II/A 138-165, 182-186, 191-200, 213, 226-231. old. Példatár I.; 6.18 - 6.27, 6.36 – 6.40, 6.73 – 6.75, 6.77 – 6.82, 6.84 – 6.88, 3.3.63, 3.3.66 – 3.3.69 Alkatrészjegyzék: Félvezetők
LF 356 műv. er. LM 741 műv. e BC 238 LM 385 – 2.5 L 53 P 3 C (fototanzisztor) ZPD 6.2 BF 244 BC 301 BC 303
1 db 1 db 1 db 1 db 1 db 1 db 1 db 1 db 1 db
Ellenállások
30 Ω 12 W 1 db 47 Ω 1 db 180 Ω 2 db 1 kΩ, 3 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 MΩ 2 db Kondenzátorok
10 nF, 1uF, 10 uF 47 nF kerámia
M.6.
1 db 2 db
Áramgenerátorok és áramtávadó mérése
Házi feladat: 1. Számítsa ki a 6.1.a. ábrán látható DC áramgenerátor forrásáramát és számítsa ki Rtmax értékét. 2. Rajzolja be a megfelelő tápfeszültségeket a ’levegőben lógó’ pontokra a 6.2.a. ábrán. Számítsa ki a preciziós tranzisztoros DC áramgenerátor forrásáramát , rajzoljon feszültségtérképet, és, számítsa ki Rtmax értékét. Az áramkör működéséhez elegendő e az egyoldalas tápellátás ? 3. Tetszés szerinti forrásból szerezze meg a T1 tranzisztor adatlapját és annak segítségével számítással ellenőrizze hogy a 6.1.b. ábra áramköre elviseli e az Rt = 0 Ω – os terhelést. 6.1.
„Lebegő” terhelésű áramgenerátor vizsgálata
Építse meg az alábbi 6.1.a. ábrán látható kapcsolást.
24 V 3k
LF 356
ZPD 6.2
Rt 10 k
6.1.a. ábra
Mérési feladatok:
Mérje meg és jegyzőkönyvben rögzítse Uninv, Uinv, UkiIC feszültségeket, Iki áramokat, három különböző terhelő ellenállás esetén. ( A legnagyobb terhelő ellenállás értéke legyen kisebb a H.f.-ben kiszámolt értéknél). Három tizedesig mérjen !
Rt1
Rt2
Rt3
Uninv Uinv UkiIC Iki
6.2.
Mérje ki Rtmax értékét.
Precíziós tranzisztoros áramgenerátor vizsgálata.
Építse meg az alábbi 6.2.a. ábrán látható kapcsolást. (Határozza meg hogy sink vagy source típusú áramgenerátorról van e szó). 30 V
3k
Rt
LF 356
ZPD 6.2 1k
6.2.a ábra Mérési feladatok:
Iki
6.3.
Mérje meg a DC feszültség térképet Mérje a kimenő áramot három különböző terhelő ellenállás esetén. Az egyes Rt – hez tartozó Urt –t is mérje! (Legalább három tizedes pontosan mérjen). Ügyeljen arra hogy a legnagyobb Rt is kisebb legyen mint amit a HF.-ben meghatározott ! A mért adatok alapján számítsa ki a generátor kimeneti ellenállását. Mérje Iki változását Ut függvényében. (Célszerű Rt –t válasszon, 20V< Ut <30V)
Precíziós áramtávadó vizsgálata.
Az építse meg az alábbi 6.3.a. ábrán látható áramgenerátort, amely negatív polaritású DC feszültséggel szabályozható.
100
BF 244
BC 301 LF 356
Uvez<0
10 k
Iki
Rt
-30 V 6.3.a ábra Mérési feladatok:
Legyen Uvez= -6 V . Mérje meg a generátor forrásáramát, (A jegyzőkönyvben adjon magyarázatot arra hogy miért éppen annyi amennyit mért). A rendelkezésére álló változtatható ellenállás segítségével határozza meg Rtmax értékét. Három különböző Rt mellett mérje a kimenő áramot és URt –t (három tizedes pontosan). A mért adatok alapján adja meg a kimeneti ellenállás értékét. Rt1
Rt2
Rt3
URt Iki
6.4.
Feszültség referencia áramkörök. (Csak néhányszor 10 mA-ig terhelhetők). Házi feladat: Tanulmányozza a 6.4.a,b,c ábrákon látható elvi rajzokat. Magyarázza meg a működési elvüket, határozza meg Uki értékét.
30 V 3k
LF 356
10 k R2
Uki ZPD 6.2
R1 10k
6.4.a ábra
A következő 6.4.b. ábra Uki előjele változtatható amennyiben -5
100k 3k + 15 100k LF 356
Uki
47 k - 15
BF 244 ZPD 6.2
UG
6.4.b ábra
Az alábbi referncia áramkör pozitív és negatív visszacsatolást is tartalmaz.
ZPD 6.2
18 V LF 356
10 k R2
Uki 3k R1 10k
6.4.c. ábra
6.5.
Referencia diódák és alkalmazási példák.
6.5.1. A napi gyakorlatban előfordul hogy kis feszültséget kell igen nagy pontossággal és nagy hőmérsékleti stabilitással kell előállítani. Ezt a célt szolgálják a „band gap” típusú referencia diódák, amelyek valójában integrált áramkörök, de többnyire csak zener diódaként vannak ábrázolva. Fontos megjegyezni hogy ezeket a referencia diódákat igen kicsi munkaponti áramokkal vesszük igénybe Így is törekedvén a minél kisebb disszipálandó teljesítményre (Imp=n*10 uA). Következésképpen nem terhelhetők!!!
Mérési feladat: Az alábbi 6.5.1. ábra szerint állítsa munkapontba a rendelkezésére álló referencia diódát és mérje meg Ukiref értékét, miközben Ut 9 és 12 V között változik. A lehető legpontosabban mérjen !
100 k Ut (V)
Ukiref (mV)
MAX 8069
6.5.1. ábra.
Ut (V) Ukiref (mV)
9
10
11
12
6.5.2. Referencia dióda felhasználásával nagy pontosságú és stabilitású áramgenerátor építhető, amennyiben azt egy műveleti erősítő visszacsatoló ágába helyezzük el.
Mérési feladat:
Építse meg a 6.5.2. ábrán látható Howland áramgenerátort. R1 – et válassza meg úgy hogy a generátor árama 2 mA közelében legyen. (Azért csak a közelében mert a rendelkezésre álló ellenállások szórása 2-5 %).
Hasonlítsa össze a generátor áram mért és számított értékét. Határozza meg Rtmax értékét
MAX 8069
30 V LF359
100 k
R1
Iki = Uref / R1 Iki 20 k Rt
6.5.2. ábra.
M.7.
Teljesítményerősítő mérése
Mérési feladat: Építse meg az alábbi 7.1. ábrán látható kisteljesítményű erősítőt, ahol a BC 301 és BC 303 komplementer tranzisztorokból álló végfokozatot a műveleti erősítő tápáramai vezérlik. Fontos: A két tranzisztorra helyezzen hűtöcsillagot. A két tranzisztor tokja és a hűtőcsillag sem érhet össze ! ( Rövidre zárná a tápot ). 1. Vezérelje az erősítőt akkora 1kHz-es szinusz jellel, hogy a kimenő jel ne legyen torz. 2. Mérje és rajzolja le a műv. er. + és – tápvezetékébe kötött 180 Ω-os ellenálásokon ébredő feszültségek időfüggvényét. (Szkóp Ch. I. és Ch. II.) 3. Határozza meg Ukipp értékét.
+ 15 V
3k
10k 180
BC 303
1k LF 356 Uki
Ube 10 n 47 BC 301
Rt=30 180
- 15 V
7.1. ábra
