Laboratorní úloha – KLS 1 Vliv souhlasného rušení na výsledek měření stejnosměrného napětí (Multisim) (úloha pro seznámení s prostředím MULTISIM) Popis úlohy: Cílem úlohy je potvrdit často opomíjený, byť triviální fakt ovlivnění snímané stejnosměrné veličiny (v našem případě napětí na R3) střídavým rušivým signálem, je-li v příslušné části obvodu nelineární prvek či soustava takových prvků, kde může dojít k částečnému usměrnění tohoto rušivého signálu. Zdroj V1 je zdrojem měřeného napětí (model výstupu senzoru se stejnosměrným napěťovým výstupem), zdroj V2 je zdroj střídavého rušivého napětí, superponovaného na užitečný signál z V2. K této superpozici může v praxi dojít např. kapacitní či indukční vazbou ze zdroje střídavého signálu. Sada prvků D1, D2 a R3 tvoří model typického ochranného obvodu používaného na většině vstupů analogových integrovaných obvodů. Princip činnosti této ochrany je následující: je-li napětí na vstupu obvodu v rozsahu definovaném nulovým potenciálem (D1) a napájecím napětím obvodu VCC (D2), PN přechody obou diod jsou polarizované v závěrném směru a přítomnost diod se v obvodu (zanedbáme-li proud diody v závěrném směru a parazitní kapacitu PN přechodu) neprojeví. V opačném případě se jeden z přechodů otevře a omezí tak napětí na navazujících prvcích v obvodu na hodnotu VCC+UD, resp. –UD, kde UD je napětí na PN přechodu diody v propustném směru. Kombinace C1, R3 pak představuje model dalších navazujících prvků v obvodu, které zatěžují zdroje měřeného i rušivého napětí. Úkol mĕření: 1. V prostředí MULTISIM vytvořte model vstupního obvodu měřicího přístroje dle obr. 1.1. Připojte zdroje V1 a V2 (model zdroje stejnosměrného napětí s rušivou střídavou složkou lze vytvořit v prostředí MULTISIM elegantněji, avšak použité řešení je názornější). Připojte měřicí přístroje XMM1 (virtuální multimeter) a XSC1 (virtuální osciloskop). 2. Určete velikost stejnosměrné složky (nastavení XMM1 „DC“) a efektivní hodnotu střídavé složky (nastavení XMM1 „AC“) napětí na R3 pro kombinace hodnot UV1 a UV2, uvedené v Tab. 1.1. 3. Zakreslete do grafu průběhy napětí na R3 (UR3DC ) pro poslední sloupec tabulky.
4. Diskutujte vliv napětí UV2 na velikost stejnosměrné složky napětí na R3 (UR3DC). Jak závisí míra tohoto vlivu na hodnotě napětí UV1 vzhledem k mezním hodnotám pracovního rozsahu omezovače D1, D2 ? Čím je způsobeno, že hodnota napětí UR3DC nesouhlasí přesně s hodnotou UV1 ani pro UV2 = 0V ? Tab UV1 (V)
0
0
0
1
1
1
4,5
4,5
4,5
UV2 (V)
0
0,5
1
0
0,5
2
0
0,5
2
UR3DC (V) UR3AC (V)
XSC1
VCC 5V
G T
D2 DIODE_VIRTUAL
A
XMM1
B
R2 V2 2 V 1MHz 0Deg
1kOhm D1 DIODE_VIRTUAL
C1 33pF
R3 100kOhm
V1 4 V
Obr. Schéma obvodu pro vyšetření vlivu souhlasného střídavého rušivého napětí na výsledek měření stejnosměrného napětí
Laboratorní úloha – KLS2 Experiment s pásmovou zádrží (Multisim + volitelně přípravek) Popis úlohy: Aktivní pásmová zádrž s dvojitým T-článkem se používá k odstranění nežádoucí harmonické komponenty ze signálu. Lze odvodit, že pro správnou funkci obvodu musí být odpory rezistorů R1 a R2 shodné a rovné dvojnásobku velikosti odporu rezistoru R3, a obdobně musí být shodné velikosti kapacity kondenzátorů C1 a C2, velikost kapacity kondenzátoru C3 je polovinou velikosti kapacity kondenzátoru C1 či C2. Tohoto souběhu se v praxi při realizaci z diskrétních prvků dosahuje kusovým výběrem součástek. Činitel jakosti obvodu lze ovlivnit nastavením zpětné vazby OZ (R4). Od určitého nastavení R4 je obvod nestabilní a kmitá.
XSC1 G T
R3 1.1kOhm C2
C1
100nF
100nF
A
B
U1
XMM1
V1 1 V 2000 Hz 0Deg
R2
R1
2.2kOhm
2.2kOhm
R4 Key = A 1kOhm
70%
C3 200nF
Obr. Pásmová zádrž s dvojitým T-článkem
Úkol měření: 1. Vytvořte v prostředí MULTISIM schéma pásmové zádrže s dvojitým T-článkem dle obrázku 5.1. Vyzkoušejte ovládání potenciometru R4 z klávesnice během simulace.
2. Experimentálně zjistěte mez stability obvodu v závislosti na poloze R4. Hodnotu R4 na mezi stability zapište. 3. Pro polohy R4 60%, 80% a 100% určete: -přenos obvodu v rozsahu 0-2 kHz (použijte funkci AC Analysis, výsledky přibližně zakreslete do společného obrázku) -střední kmitočet v zatlumeném pásmu fs a útlum takového vstupního signálu (pro odečítání hodnot použijte funkci lupy a kurzory v předešlém grafu. V případě potřeby upravte rozsah či počet bodů analýzy). -činitel jakosti dle definice
Q
f 3dBH
fs f 3dBD
(5.1)
Pro polohy R4 20% a 40% určete kmitočet vlastních kmitů obvodu. Vyzkoušejte při tom použití čítače (Frequency Counter). Seznamte se s jeho nastavitelnými parametry a s jejich významem (komparační úroveň a citlivost). 4. Určete experimentálně limitu kmitočtu vlastních kmitů obvodu pro R4→R4mez_stab a porovnejte s fs z bodu 3. 5. Seznamte se s ovládáním spektrálního analyzátoru a s nastavením jeho parametrů, zejména zobrazovaného frekvenčního rozsahu (Start Frequency / Stop Frequency anebo Center Frequency / Frequency Span) a vyzkoušejte jeho použití (XSA1) dle obrázku 5.2 pro nastavení R4 20% a 80% (zachovejte nastavení zdroje dle obrázku 5.2). Zakreslete přibližný průběh spekter v obou případech (pro hrubé nastavení vzhledu obrázku použijte přístroj SA z nabídky přístrojů, pro odečítání hodnot použijte okno XSA1 v Grapheru).
XSA1
IN T
XSC1 G T
R3 1.1kOhm C2
C1
100nF
100nF
A
B
XFC1 U1
123
XMM1 V1 1 V 1kHz 0Deg
R2
R1
2.2kOhm
2.2kOhm
C3 200nF
Obr. Připojení čítače a spektrálního analyzátoru do obvodu
R4 Key = A 1kOhm
30%
Laboratorní úloha – KLS3 Přístrojový zesilovač (Multisim + přípravek)
Přístrojový zesilovač je určen k zesílení rozdílového napětí uD = u2 – u1 při potlačení souhlasného napětí uC= (u1 + u2)/2. Je tvořen dvojicí symetricky zapojených vstupních zesilovačů napětí s velkým
- IN R3
R4
20k
20k
Z1 u1
R2
G
OUT
10k R1
Z3 R2
u2
u3
10k R3
R4
20k
20k
G
Z2 + IN
Přístrojový zesilovač
vstupním odporem a symetrickým rozdílovým zesilovačem s asymetrickým výstupem. Rozdílové zesílení GD zesilovače je určeno poměrem jeho výstupního napětí k rozdílovému vstupnímu napětí. Za předpokladu ideálních vlastností operačních zesilovačů je rozdílové zesílení
GD
u 3 R4 R 1 2 2 u D R3 R1
Souhlasné zesílení GC zesilovače je určeno poměrem jeho výstupního napětí k souhlasnému vstupnímu napětí, které působí současně na obě vstupní svorky zesilovače. Činitel potlačení souhlasného napětí CMR je definován poměrem rozdílového a souhlasného zesílení
CMR 20 log
GD dB GC
Ideální přístrojový zesilovač má GC 0 a CMR . Statické vlastnosti zesilovače jsou dány vstupními napětími a proudy operačních zesilovačů a jejich nelinearitou.
Výstupní ofset zesilovače je určen jeho výstupním napětím při uzemněných vstupech. Dynamické vlastnosti zesilovače jsou definovány mezním kmitočtem, mezním výkonovým kmitočtem, dobou náběhu a rychlostí přeběhu výstupního napětí. Mezní kmitočet fm je kmitočet vstupního sinusového napětí, při kterém klesne zesílení zesilovače o 3 dB vzhledem k stejnosměrnému zesílení. Pro mezní kmitočet zesilovače platí
fm
fT GD
kde fT je tranzitní kmitočet operačního zesilovače, při kterém je rozdílové zesílení GD = 1. Doba náběhu Tn je doba potřebná ke změně výstupního napětí zesilovače z 0,1 na 0,9 své ustálené hodnoty při skokové změně vstupního napětí. Pro dobu náběhu platí
Tn
0,35 fm
Mezní výkonový kmitočet fp je kmitočet vstupního sinusového napětí, při kterém ještě nedochází ke zkreslenému jeho výstupního napětí. Při rozkmitu výstupního napětí Um je určen rychlostí přeběhu výstupního napětí S
S f mU m Úkol měření (praktické části proveďte dle možností jak na modelu v Multisimu, tak na reálném přípravku): 1. Výpočtem určete hodnoty rezistoru R1 pro rozdílová zesílení GD = 1, 2, 4, 8 při R1 = 10 kOhm, R2 = R4 = 20 kOhm. 2. Změřte výstupní ofset rozdílového zesílení zesilovače pro jmenovitá rozdílová zesílení GD = 1, 2, 4, 8 . 3. Změřte kmitočtovou charakteristiku rozdílového zesílení zesilovače pro rozdílová zesílení GD = 1, 2, 4, 8 a určete mezní kmitočty, při kterých klesnou zesílení o - 3 dB vzhledem k stejnosměrnému zesílení. Amplitudu vstupního rozdílového napětí volte tak, aby rozkmit výstupního napětí zesilovače bylo maximálně 10 V. 4. Změřte kmitočtovou charakteristiku souhlasného zesílení zesilovače pro rozdílová zesílení GD = 1, 2, 4, 8. Určete kmitočtovou závislost činitele potlačení CMR. Amplitudu vstupního souhlasného napětí volte tak, aby rozkmit výstupního napětí zesilovače bylo maximálně 10 V.
5. Změřte dobu náběhu a rychlost přeběhu výstupního napětí zesilovače pro rozdílová zesílení GD = 1, 2, 4, 8. Amplitudu vstupního obdélníkového napětí volte tak, aby rozkmit výstupního napětí byl maximálně 10 V. 6. Naměřené výsledky porovnejte s vypočtenými hodnotami za předpokladu, že tranzitní kmitočet operačních zesilovačů je fT = 1 MHz a mezní rychlost přeběhu je S = 1 V/us. - IN G
- IN OUT
PZ
+ IN
G
ČV
Měření výstupního ofsetu rozdílového zesilovače
G
G
ČV
+ IN
- IN OUT
PZ G
ČV
Měření kmitočtové charakteristiky souhlasného zesílení
ČV
G
Měření kmitočtové charakteristiky rozdílového zesílení
- IN G
+ IN
ČV
G
OUT
PZ
G
G
+ IN
Y1 OUT
PZ G
Y2 G
OSC
Měření doby ustálení a rychlosti přeběhu výstupního napětí zesilovače
Laboratorní úloha – KLS4 Modelování parazitních vlastností aktivních i pasivních prvků (Multisim)
Popis úlohy: Na obrázku 2.1 je zjednodušené schéma stabilizátoru napětí, využívajícího Zenerovu diodu D1. Její napěťový úbytek je zesílen na požadovanou hodnotu (cca 10 V) pomocí neinvertujícího zesilovače, realizovaného operačním zesilovačem U2. Protože dioda D1 je přes R3 protékána proudem z výstupu zesilovače, je v ustáleném stavu činitel stabilizace napětí velmi vysoký. Pro korektní funkci obvodu je zapotřebí jeho správné spuštění, tj. dosažení záporné zpětné vazby OZ. V praxi se na správném nastartování obvodu podílí řada vlivů, mj. napěťový ofset OZ, vstupní klidové proudy OZ a jejich nesymetrie či parazitní kapacity jednotlivých částí obvodu. Úkol mĕření: 1. Pro schéma stabilizovaného zdroje napětí s obecným operačním zesilovačem U2 na obr. 2.1 vyzkoušejte chování obvodu (zjistěte ustálenou hodnotu napětí na výstupu OZ U2) pro jeho vstupní napěťový offset -10 mV a +10 mV. Tab. UU2off (mV)
10
-10
UU2out (V) 2. Nahraďte operační zesilovač U2 bez napájení OZ s napájením dle obrázku 2.2 (vyzkoušejte funkci REPLACE v popisu OZ) a upravte velikost rezistoru R3 a R1 i velikost Zenerova napětí ZD D1 dle obr. 2.2 tak, aby výstupní napětí stabilizátoru mělo hodnotu cca 12 V. Určete dobu náběhu výstupního napětí a vliv offsetu +/-1 mV v tomto případě. Porovnejte s výsledky z bodu 1. a zdůvodněte rozdíly. Tab. UU2off (mV) Tn (ms) UU2out (V)
10
-10
3. Ve schématu dle obr. 2.2 pomocí „Analysis“ - „DC Operating Point“ určete napětí na středním bodě děliče (R1, R2) a na ZD D1 v ustáleném stavu. Porovnejte výsledky s výsledky klasické simulace, namĕřenými voltmetrem XMM1 . 4. Pomocí „Analysis“ – „DC Sweep“ určete napětí na výstupu OZ U2 v obr. 2.2 v ustáleném stavu pro napětí zdroje V1 v rozmezí 5-20 V. Ve výsledném grafu vyzkoušejte funkci zoom.
XSC1 G
XMM1
T
A
B
U2
R3 1kOhm
D1 5 V
Obr. Schéma stabilizátoru napětí 10V se zpětnou vazbou
R1 1kOhm
R2 1kOhm
XSC1 G
XMM1
T
V1 20 V
A
B
U2
R3 3.6kOhm
C1 100nF
Obr.
D1 5.5 V
R1 1.2kOhm
R2 1kOhm
Schéma stabilizátoru napětí 12V se zpětnou vazbou a s modelem napájení použitého OZ
5. Porovnejte předchozí průběhy z měření 4 a výsledné hodnoty napětí v ustáleném stavu z měření 3 s případem, kdy je ZD napájena přímo ze zdroje V1 (viz obr. 2.3).
XSC1 G
XMM1
T
V1 20 V
A
B
U2
R3 3.6kOhm
C1 100nF
Obr.
D1 5.5 V
R1 1.2kOhm
R2 1kOhm
Schéma stabilizátoru napětí 12V s přímo napájenou ZD
6. Pro schéma na obr. 2.3 vyzkoušejte analýzu Monte Carlo pro hodnotu R3 s tolerancí +/- 3 k. Opět nás zajímá přechodový děj (Transient) napětí na výstupu OZ v čase cca 10 ms. Počet pokusů max. 50. Zapište minimální a maximální dosaženou hodnotu napětí po vyloučení případných „odlehlých“ výsledků. 7. Dobrovolný úkol: Navrhněte úpravu obvodu dle obr. 2.2, aby správnost funkce obvodu nebyla ovlivněna offsetem OZ.
Laboratorní úloha – KLS5 Experiment se sinusovým funkčním měničem (Multisim + volitelně přípravek)
Popis úlohy: Sinusový funkční měnič se používá pro generování harmonického signálu na nízkých kmitočtech. Mezi jeho výhody patří relativně široký rozsah pracovních kmitočtů a obvodová jednoduchost. Při pečlivé realizaci lze v praxi dosáhnout harmonického zkreslení THD 3% při sériové výrobě a THD 1% při individuálním výběru prvků. Vstupní trojúhelníkový signál se získá např. integrací pravoúhlého signálu multivibrátoru (v naší úloze použijeme pro jednoduchost funkční generátor). Úkol měření: 1. Vytvořte v prostředí MULTISIM schéma sinusového funkčního měniče dle obr. 6.1. Dbejte na výběr generických modelů součástek (virtual), na správnou polaritu zdrojů V1 a V2 a zejména na správné zapojení odporových trimrů R10 a R11 z hlediska jejich souběhu (použijte možnost ovládání obou prvků stejnou klávesou). Nastavte krok ovládání obou prvků na 1 %.
XSC1
V1 5 V
G
BJT_NPN_VIRTUAL
DIODE_VIRTUAL
T A
Q2 R3
R2
R1
220 Ohm
270 Ohm
150 Ohm
R10 Key = A 10kOhm 50%
XFG1
D1
D2
R4 R9
D3
U1
R5
7800 Ohm
2100 Ohm
BJT_PNP_VIRTUAL
2.2kOhm Q1 D4
D5
D6 R11 Key = A 10kOhm
R8
R7
R6
220 Ohm
270 Ohm
150 Ohm
50%
V2 5 V
Obr. Sinusový funkční měnič
B
2. Pro nastavení generátoru: frekvence 1000 Hz, typ signálu: trojúhelník, amplituda 3 V a s použitím osciloskopu určete experimentálně nastavení R10 resp. R11 pro vizuálně optimální výstupní harmonický signál (připomínáme, že pracujete s krokem trimrů 1% a oba trimry jsou neustále nastaveny shodně). 3. Připojte spektrální analyzátor dle obr. 6.2 (nastavení: start 1 Hz, center 8 kHz, freq. resolution 62,496 Hz, pro odečítání amplitud použijte lineární měřítko svislé osy a měňte hodnotu rozlišení V/dílek pro odečet první a následně vyšších harmonických). S použitím spektrálního analyzátoru případně experimentálně dostavte trimry R10 a R11 tak, aby celková energie vyšších harmonických byla minimální. Připomínáme, že po každé změně nastavení SA či trimrů R10 a R11 je třeba počkat na ustálení zobrazení spektra dostatečně dlouhou dobu! Určete celkové harmonické zkreslení THD výstupního signálu dle definice:
THD
U i 2
2 i
(6.1)
U1
kde U1 je amplituda základní harmonické a Ui jsou amplitudy nezanedbatelných vyšších harmonických složek signálu (při měření postačí určit pouze dominantní rušivé složky do 15 kHz). Tab. f(kHz) 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 Ui(V)
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
4. Výše uvedený vztah (6.1) platí pro amplitudy složek v jednotkách V. Upravte tento obecný vztah pro případ, že jsou k dispozici hodnoty úrovní jednotlivých složek v dB vzhledem k základní harmonické (0 dB). Přepněte zobrazení svislé osy SA na dB a ověřte dosazením do odvozeného vztahu jeho správnost. V případě, že jsou k dispozici údaje o amplitudách jak ve V, tak v dB, pro který z obou vztahů byste se v praxi rozhodli a proč ?
XSC1
V1 5 V
G
BJT_NPN_VIRTUAL
DIODE_VIRTUAL
T A
Q2 R3
R2
R1
220 Ohm
270 Ohm
150 Ohm
B
R10 Key = A 10kOhm 50%
XFG1
D1
R9
D2
D3
U1
R4
R5
7800 Ohm
2100 Ohm
2.2kOhm
DIODE_VIRTUAL Q1 D4
D5
D6 R11 Key = A 10kOhm
R8
R7
R6
220 Ohm
270 Ohm
150 Ohm
50%
XSA1 BJT_PNP_VIRTUAL V2 5 V
IN T
Obr. Připojení spektrálního analyzátoru do obvodu
5. Určete experimentálně mezní kmitočet měniče fmez, při kterém poklesne amplituda výstupního signálu o 3 dB vzhledem k amplitudě výstupu při f=1kHz. Pro tuto hodnotu fmez určete pomocí SA opět hodnotu THD.
Laboratorní úloha – KLS6 Převodník střední hodnoty (operační usměrňovač) (Multisim + přípravek) Operační usměrňovač je určen ke stanovení aritmetické střední hodnoty periodického vstupního napětí u(t), definovaného rovnicí
U 2 ar
1 T
t1 T p
u (t ) dt 1
t1
kde Tp je perioda vstupního napětí. Operační usměrňovač se skládá z jednocestného usměrňovače, tvořeného operačním zesilovačem Z1, diodami D1, D2 a rezistory R1, R2 a sčítacího invertujícího zesilovače s operačním zesilovačem Z2 a rezistory R3, R4, R5. R4
IN
R1
R2
20k OUT1 R3
15p R5
10k
10k
10k
10k
D1
TL081
U1
C
Z1
1N4007
TL081
OUT2
Z2
D2
U2
Operační usměrňovač
Při kladné polaritě vstupního napětí je dioda D1 vodivá, D2 nevodivá a přenos zesilovače Z1 je R2/R1 = - 1. Při záporné polaritě vstupního napětí je dioda D1 nevodivá, dioda D2 vodivá a přenos zesilovače je 0. Jednocestné usměrněné vstupní napětí je na vstupu invertujícího zesilovače Z2 sečteno se vstupním napětím. Pro výstupní napětí dvoucestného usměrňovače platí
R 1 u1 , u 2 R5 2 R1 R3 R4
u1 0
u2
R5 u1 , R4
u1 0
Pro R1 = R2 = R3 = R5 = 10k a R4 = 20k odpovídá střední hodnota výstupního napětí aritmetické střední hodnotě vstupního periodického napětí. Pro vstupní sinusové napětí s amplitudou U1m je střední hodnota výstupního napětí
U 2s
2
U m 0,637U m
Při znalosti činitele tvaru kt periodického průběhu lze ze střední aritmetické hodnoty určit jeho efektivní hodnotu
U 2ef k tU s Činitel tvaru sinusového průběhu je kt = 1,11. Efektivní hodnota sinusového napětí o amplitudě Um má hodnotu Uef = 0,707 Um.
Úkol měření (praktické části proveďte dle možností jak na modelu v Multisimu, tak na reálném přípravku): 1. Změřte statickou převodní charakteristiku operačního usměrňovače v rozsahu vstupního napětí 10 V. Určete chybu nuly a nelinearitu charakteristiky. 2. Nakreslete
průběh
výstupního napětí jednocestného a
dvoucestného operačního
usměrňovače při vstupním sinusovém signálu o rozkmitu 10 V a kmitočtu 1 kHz. 3. Změřte dynamickou převodní charakteristiku operačního usměrňovače při vstupním sinusovém napětí o rozkmitu 10 V a kmitočtu 1 kHz. Určete nelinearitu charakteristiky. 4. Změřte kmitočtovou charakteristiku operačního usměrňovače při vstupním sinusovém napětí o rozkmitu 10 V v kmitočtovém rozsahu do 100 kHz. Určete mezní kmitočet, při kterém klesne přenos usměrňovače o - 3 dB vzhledem k stejnosměrnému přenosu s jmenovitou hodnotou 1. 5. Měřením ověřte správnost určení střední a efektivní hodnoty sinusového průběhu vstupního napětí o rozkmitu 10 V a kmitočtu 1 kHz.
Y1 IN
Z
ČV
OU
G
OUT ČV
Měření statické převodní charakteristiky operačního usměrňovače
IN
G
OU
OUT
Y2 G
OSC
G
Měření dynamické převodní charakteristiky operačního usměrňovače
Laboratorní úloha – KLS7 Izolační zesilovač (Přípravek)
Je určen k izolovanému přenosu vstupního napětí v rozsahu 1 V na výstupní napětí s jmenovitým zesílením + 1. Zesilovač je tvořen vstupním zesilovačem napětí proud Z1, jehož výstup budí fotodiody optronů OP1 a OP2. Tranzistor KF507 slouží k proudovému posílení výstupního proudu operačního zesilovače Z1. Optron OP2 slouží k přenosu vstupního proudu zesilovače na proud fotodiody, který je výstupním zesilovačem proud - napětí převeden na výstupní napětí. Optron OP1 je určen k proudové kompenzaci nelinearity převodní charakteristiky optronu OP2. Izolační zesilovač je napájen ze dvou izolovaných symetrických zdrojů napětí 15 V. + 15 VIZ
+ 15 V
OP1 MB111
IN
OP2 MB111
200 k
TL081
R1
R2
TL081
R4 Z1
200 k R3 1M
KF507
OUT Z2
33 k R5 680
R6 1M
G1
G2
- 15 VIZ
- 15 V
Izolační zesilovač
Zesílení izolačního zesilovače je za předpokladu shodných parametrů optronů
u 2 R2 u1 R1 Statické vlastnosti zesilovače jsou dány vstupními napětími a proudy operačních zesilovačů, a nelinearitou operonů.
Dynamické vlastnosti zesilovače jsou definovány mezním kmitočtem, mezním výkonovým kmitočtem, dobou náběhu a rychlostí přeběhu výstupního napětí. Mezní kmitočet zesilovače fm je kmitočet vstupního sinusového napětí, při kterém klesne zesílení zesilovače o - 3 dB vzhledem k stejnosměrnému zesílení. Doba náběhu zesilovače Tn je doba potřebná ke změně výstupního napětí zesilovače z 0,1 na 0,9 své ustálené hodnoty při skokové změně vstupního napětí. Pro dobu náběhu platí
Tn
0,35 fm
Mezní výkonový kmitočet zesilovače fp je kmitočet vstupního sinusového napětí, při kterém nedochází k jeho zkreslenému zesílení. Rychlost přeběhu výstupního napětí zesilovače S je určena jeho mezním výkonovým kmitočtem S f pU m
Činitel izolačního potlačení zesilovače IMR je poměr výstupního napětí zesilovače k napětí mezi zemí vstupní části G1 a zemí výstupní části G2 zesilovače
IMR 20 log
u OUT dB uG
Úkol měření (provádějte pouze na přípravku): 1. Změřte převodní charakteristiku izolačního zesilovače v rozsahu vstupního napětí 1 V a určete chybu nuly, zesílení a nelinearitu jeho převodní charakteristiky. 2. Změřte kmitočtovou charakteristiku přenosu zesilovače při rozkmitu vstupního sinusového signálu 1 V a určete mezní kmitočet zesilovače, při kterém klesne jeho zesílení o - 3 dB vzhledem k stejnosměrnému zesílení. 3. Změřte dobu náběhu výstupního napětí zesilovače při vstupním obdélníkovém signálu o rozkmitu 1 V. Změřte rychlost přeběhu výstupního napětí zesilovače a mezní výkonový kmitočet.. Naměřené výsledky porovnejte. 4. Změřte kmitočtovou charakteristiku činitele izolačního potlačení zesilovače IMR při jeho zkratovaném vstupu a při sinusovém napětí o rozkmitu 10 V mezi zemí G1 a G2.
IN
IN OUT
IZ G1
ČV
Z
ČV
G2
Měření převodní charakteristiky zesilovače
IN OUT
G
G1
G1
G
Y2 G
OSC
G2
Měření kmitočtové charakteristiky přenosu zesilovače
IN
Y2 G
OUT
IZ
Y1
IZ
Y1
Y1 OUT
IZ OSC
G1
G2
Y2 G
OSC
G2 G
Měření doby náběhu a rychlosti přeběhu výstupního napětí zesilovače
Měření kmitočtové charakteristiky činitele izolačního potlačení zesilovače
