OPERAČNÍ ZESILOVAČ
304 - 4R
Pro vš echny body platí UCC = ± 15 V (pokud není uvedeno jinak). Ke kaž dému bodu nakreslete jednoduché schéma zapojení . 1. Ověř te měř ení m některé katalogové údaje OZ MAC 157 (napěť ová nesymetrie vstupů, rychlost př eběhu, rozkmit výstupní ho napětí ). 2. Zapojte OZ jako neinvertují cí ss zesilovač s AU = 10 pro zatěž ovací rezistor RL = 10 kΩ. Měř ení m ověř te zadanou hodnotu AU pro frekvenci f = 1 kHz.
16
26. 1. 2001
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
9. 2. 2001
M4
4
3
2000 - 2001
SCHÉMA Obr. 1
Invertující ss zesilovač (měření napěťové nesym.)
Obr. 2
Invertující ss zesilovač (měření rychlost přeběhu) R2
R2 R1 G
-
+
+
R1
G
Osc
RL
V
+
Obr. 3
R2 RL
Neinvertující ss zesilovač (měření napěť. zesílení)
Osc
R1
POUŽITÉ PŘÍSTROJE OZN. PŘÍSTROJ TYP Zdroj sym. napětí BK 125 UCC Generátor funkcí SGF 8205A G Osciloskop HUNG CHANG 3500 Osc Digitální voltmetr RTO DMM-3800-18 V MAC 157 OZ Operační zesilovač Odporové dekády METRA XL6 R1 Odporové dekády METRA XL6 R2 Zatěžovací R 207/10 RL
EVID. Č. POZNÁMKA 460 ± 15 V * 198 / EM δ=1% --δ=5% OTE2-720 δ=2% --Přípravek E65-01 δ = 0,2 % E65-02 δ = 0,2 % --δ = 0,2%
* Tímto zdrojem byl napájen OZ Pozn.: chyby jsou uvedeny již při konkrétních hodnotách měření
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
list č. 1
POSTUP MĚŘENÍ 1. Napěťová nesymetrie UIO - zapojení dle obrázku č. 1 (ss invertující zesilovač, oba vstupy uzemněny – invertující vstup přes odpor R1, zesílení Au = 10, R1 = 500 Ω, R2 = 5 kΩ). Přepínač (na přípravku) pro úpravu ofsetu byl v poloze OFF. Na výstupu jsme naměřili 10-ti násobek UIO.
25V
2. Rychlost přeběhu RS – zapojení dle obrázku č. 2 (ss invertující zesilovač, neinvertující vstup uzemněn – invertující vstup je přes odpor R1 připojen ke generátoru obdélníkového signálu o vysoké frekvenci f = 100 kHz, zesílení Au = 10, R1 = 500 Ω, R2 = 5 kΩ, RL = 10 kΩ). Na výstupu připojen osciloskop. Na obrázku níže je náčrt vzestupné hrany.
0,5us
3. Rozkmit výstupního napětí U2PP - zapojení dle obrázku č. 2 (ss invertující zesilovač, neinvertující vstup uzemněn – invertující vstup je přes odpor R1 připojen ke generátoru harmonického signálu, zesílení Au = 10, R1 = 500 Ω, R2 = 5 kΩ, RL = 10 kΩ). Na výstupu připojen osciloskop. Přepínač (na přípravku) pro úpravu ofsetu byl v poloze ON (vyladěn). Zvyšujeme amplitudu až do zkreslení. 4. Ověření hodnoty Au - zapojení dle obrázku č. 3 (ss neinvertující zesilovač, neinvertující vstup připojen ke generátoru signálu (sinus) – na invertujícím vstupu je přes odpory R1 a R2 vytvořena zpětná vazba z výstupu OZ. Zesílení Au = 25, R1 = 500 Ω, R2 = 20,8 Ω, RL = 2 kΩ). Na výstupu připojen osciloskop a DMM. Nesmíme překročit povolený rozkmit.
TABULKY TAB. 1
Jednotlivé hodnoty odporů a zesílení v daných zapojení. Hodnota R1 [Ω Ω] R2 [Ω Ω] RL [Ω Ω] Au [-] Ofset – přep.
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
Obr. 1 500 5 000 --10 OFF
Obr. 2 500 5 000 10 000 10 ON
Obr. 3 500 20,8 2 000 25 ON
M4
list č. 2
TAB. 2
Srovnání naměřených hodnot s katalogem. Veličina Napěťová. Nesymetrie UIO [mV] Rychlost přeběhu RS [V/µ µs] Rozkmit výstup. napětí U2PP [V]
TAB. 3
Změřeno
Katalog
1,49
3 (max. 5)
50
50 (min. 30)
25
±12 (min. ±10)
Výsledky měření kontroly zesílení. Vstupní Výstupní Zadané Změřené napětí napětí zesílení zesílení 3,68 V 25 24,13 Hodnota 152,5 mV
PŘÍKLAD VÝPOČTU a) Napěťová nesymetrie AU =
R2 R1
R2 = AU ⋅ R1 = 10 ⋅ 500 = 5 kΩ
b) Ověření zesílení (R1 volíme 500 Ω) AU = 1 + R2 =
R2 R1
R2 = (AU − 1) ⋅ R1
R1 500 = = 20,83 Ω AU − 1 25 − 1
Pozn.: vzorce pro výpočet Au vycházejí z obecných vztahů pro invertující a neinvertující zesilovače.
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
list č. 3
ZÁVĚR Chyby měření Při všech měření byly použity odporové dekády, na kterých vznikaly nepřesnosti (cca do 2 %). Při měřeních jsme využívali osciloskop, kde jsme se největší chyby dopustili odečtem hodnot (okolo 5 %) – zejména při ověřování rychlosti přeběhu a maximálního rozkmitu. Dalším měřícím přístrojem byl DMM, který nám nebyl schopen zcela přesně určit hodnotu napětí na vstupu a výstupu OZ při ověřování zesílení (bylo vhodnější použít přesnější milivoltmetr). Zhodnocení 1. Na osciloskopu jsme mohli pozorovat vysokofrekvenční šum, který vznikal na výstupu přípravku – odstraněn připojením kondenzátoru C = 100 nF mezi výstup OZ a zem. 2. Všechny změřené veličiny byly v normálu ve srovnání s katalogem, většinou dosahovaly lepších hodnot. 3. Změřené zesílení od zadaného se liší jen o 3,5 %, což lze považovat za dobrý výsledek vzhledem k chybám odporových dekád, které jsme nemohly ani tak přesně nastavit, a k chybě DMM.
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
list č. 4
