Vítejte!
HŘÍŠNÍCI NOVÝ UŽIVATEL

nepřihlášený uživatel


Právě si tyto stránky čte 1 člověk.
Poslední změna:
29.09.2007
Návštěvník číslo:
23864
ICQ:61783389
Copyright © 2003
Hell

Elektrické měření

Elaboráty


Měření na operačních zesilovačích

Zadání

1)     Změřte amplitudovou frekvenční a fázovou charakteristiku operačního zesilovače řady MAA 500 nebo 741 zatíženého odporem l0kW v základních zapojeních jako

a)     invertujícího zesilovače

b)     neinvertujícího zesilovače.

2)     Vyneste příslušné amplitudové frekvenční charakteristiky a určete frekvenci fn pro tři různé stupně zpětné vazby.

3)     Zesilovač zapojte jako Schmittův KO a určete hodnotu rozhodující úrovně U1.

4)     Zjistěte pokles zisku zesilovače v závislosti na napájecím napětí.

5)     Proved'te teoretický návrh ss milivoltmetru s operačním zesilovačem MAA 502. Tento ss zesilovač má zesílení 60dB. Vstupní obvod navrhněte pro rozsahy 10mV a 100mV. Na výstupu místo zatěžovacího odporu l0kW bude připojen mikroampérmetr s rozsahem 100mA s vnitřním odporem asi 1kW.

Teoretický úvod

IO řady MAA 501 - 504 a 741,748 jsou ss zesilovače s velkým ziskem, velkým vstupním a malým výstupním odporem pracující při teplotách od -55 do 125°C. Výroba se provádí planárně epitaxní technologií.

Planárně epitaxní technologie

Základem je bohatě dotovaná destička z křemíku. Na ní se vytvoří epitaxní vrstva tlustá několik mikrometrů. Po jejím dokončení se povrch celého monokrystalu okysličí, a tím se chrání před vlivem okolního prostředí. Kysličník se odstraní jen z míst, přes které se napaří kovová vrstva umožňující připojení vývodů.

Uvedené zesilovače mají symetrický vstup a asymetrický výstup, lze je tedy použít jako invertující i neinvertující zesilovače. Napájení zesilovačů se provádí ze souměrného zdroje proti zemi do +-15V. Vlivem výroby nemusí být obě poloviny vstupních zesilovačů stejné a tím vzniká tzv. napět'ová nesymetrie. Ta je definována jako napětí, které musí být připojeno mezi vstupy, aby výstup měl nulový potenciál. Výrobce doporučuje zapojení pro kompenzaci této nesymetrie u obvodů řady 501 – 504.

Ochranu OZ proti zničení je možno realizovat na vstupu zesilovače bud' antiparalelním zapojením diod nebo pomocí Zenerových diod. Proti zničení zkratem je OZ chráněn odporem 56W na výstupu.

V počátcích výroby MAA 501 - 504 bylo technicky náročné realizovat rozměrově malé kondenzátory pro kompenzaci frekvenční charakteristiky, proto výrobce navrhoval připojit tyto kompenzační C a RC členy na zvláštní vývody OZ. Výsledkem je pak velmi výhodná amplitudová frekvenční charakteristika obvodu. OZ řady 741, 748 mají již kompenzační kapacity uvnitř.

Teorie OZ

Požadavky na OZ:

1)     vysoké zesílení otevřené smyčky

2)     výstupní napětí musí být pouze funkcí vstupního s fázovým posunem 180

3)     přesně definovaný tvar přenosu nezávislý na vlastnostech zesilovače

4)     malý drift (kolísání nulové výstupní hladiny)

u1…..vstupní napětí

ug…..vstupní napětí OZ

u2…..výstupní napětí

Z1…..vstupní impedance

Z2…..impedance zpětné vazby

A…..zesílení OZ

Podmínka nutná pro stabilitu OZ : u2 = - A . ug

Další předpoklady : nulový drift

                                    Nulový proud ig…..pak i1 = i2    

ug = - u2 / A….napětí na vlastním vstupu OZ považujeme za virtuální nulu

Pro velké zesílení A zanedbáme člen 1/A a tím dostaneme základní rovnici pro zesílení OZ           :

Určení vstupní impedance: 

Při určování vstupní impedance OZ vzcházíme ze vztahů

a ug = - u2 / A

Určení výstupní impedance:

Poměr výstupního napětí naprázdno a proudu nakrátko

Při určování výstupní impedance vyjdeme ze vztahů

Pro řadu OZ MAA 501-504 jsou udávány tyto charakteristické hodnoty zesílení a impedancí :

A = 5.104 při napájecím napětí ±15V

Z1 = 104W-105W pro oba vstupy

ZvýstIo = 150W….z toho pak dostáváme výstupní impedanci OZ o velikosti tisícin W

Invertující zesilovač

odpor R3 by měl mít hodnotu R1//R2, při R2>>R1 vychází R1=R3

Zesílení , vstupní impedance Zvst = R1, impedance

Neinvertující zesilovač

Zesílení

Z uvedených vztahů je patrné podstatné zvýšení vstupního odporu OZ jako neinvertujícího zesilovače.

Diferenciální zesilovač    R1=R4, R2=R3

Schéma zapojení

Postup měření

Ad 1a) Při zapojení OZ jako invertujícího zesilovače uzemněte svorky 3-Z´ a zpětnou vazbu realizujte propojením svorek a.b 1,2,3. Tím postupně zařazujete do obvodu zpětnovazební odpory 5,15 a 30kW. Jako vstup využijte svorku č.2.

Ad 1b) Při zapojení OZ jako neinvertujícího zesilovače uzemněte svorky č. 2´-Z a zpětnou vazbu realizujte stejně jako v případě 1a. Pro vstup využijte svorku č.3.

Ad 3) Schmittův KO realizujte propojením svorek 2´-Z. Napětí přiveďte na svorky 3 a Z. Zpětná vazba se realizuje propojením a-c. Postupně zvyšujte napětí do chvíle, kdy se na výstupu OZ objeví obdélník.

Ad 4) Při zjišťování poklesu zisku měňte současněvelikost obou úrovní napájecího napětí při referenčním kmitočtu 1kHz.

Naměřené a vypočtené hodnoty

u1 = 10mV

Invertující zapojení:

R2=25kΩ

 f [kHz]

0,01

0,1

0,5

1

10

50

100

200

300

500

800

1000

u2 [mV]

48

48

48

48

48

48

44

42

36

30

24

20

a

0,4

0,4

0,4

0,4

0,6

1

1,4

2,2

2,7

3

3

2,4

b

7

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,3

6,8

6

5

4

3,4

A [dB]

13,62

13,62

13,62

13,62

13,62

13,62

12,87

12,46

11,13

9,54

7,6

6,02

φ [o]

3,28

3,06

3,06

3,06

4,59

7,66

11,06

18,88

26,74

36,87

48,59

44,9

R2=50kΩ

f [kHz]

0,01

0,1

0,5

1

10

50

100

200

300

500

800

1000

u2 [mV]

92

94

94

96

94

84

72

48

38

26

18

18

a

0,2

0,2

0,2

0,3

0,8

2

3

2,6

2,2

1,7

1,2

1,2

b

6,7

7,1

7,1

7,5

7,3

6,4

5,5

4

3

2

1,5

1,5

A [dB]

19,28

19,46

19,46

19,65

19,46

18,49

17,15

13,62

11,6

8,3

5,11

5,11

φ [o]

1,71

1,61

1,61

2,29

6,29

18,21

33,06

40,54

47,17

58,21

53,13

53,13

R2=75kΩ

f [kHz]

0,01

0,1

0,5

1

10

50

100

200

300

500

800

1000

u2 [mV]

140

140

140

140

140

110

90

54

40

26

20

18

a

0,1

0,1

0,1

0,2

0,8

2,6

3,2

2,2

1,8

1,2

0,8

0,8

b

7,1

7

7

7,2

7,2

6

5

3

2,1

1,5

1,1

1

A [dB]

22,92

22,92

22,92

22,92

22,92

20,83

19,08

14,65

12,04

8,3

6,02

5,11

φ [o]

0,81

0,82

0,82

1,59

6,38

25,68

39,79

47,17

59

53,13

46,66

53,13

Neinvertující zapojení:

R2=25kΩ

f [kHz]

0,01

0,1

0,5

1

10

50

100

200

300

500

800

1000

u2 [mV]

54

56

54

56

54

54

54

52

50

48

42

38

a

0,2

0,4

0,6

0,8

0,6

1

1,2

2

2

0,3

6

5,4

b

8

8

8

8,2

8

8

8

7,5

7,5

7

6

5,4

A [dB]

14,65

14,96

14,65

14,96

14,65

14,65

14,65

14,32

13,98

13,62

12,46

11,6

φ [o]

-1,43

-2,87

-4,3

-5,6

-4,3

-7,18

-8,63

-15,47

-15,47

-2,46

-90

-90

R2=50kΩ

f [kHz]

0,01

0,1

0,5

1

10

50

100

200

300

500

800

1000

u2 [mV]

100

100

100

100

100

90

80

62

52

40

32

30

a

0,1

0,1

0,2

0,2

0,4

1

2

2

1,8

1,4

1,4

1,2

b

5,4

5,6

6

5,8

5,8

5

4,5

3,5

3

2,2

2

1,6

A [dB]

20

20

20

20

20

19,08

18,06

15,85

14,32

12,04

10,1

9,54

φ [o]

-1,06

-1,02

-1,91

-1,98

-3,95

-11,54

-26,39

-34,85

-36,87

-39,52

-44,43

-48,59

R2=75kΩ

f [kHz]

0,01

0,1

0,5

1

10

50

100

200

300

500

800

1000

u2 [mV]

140

140

150

140

140

140

105

70

58

48

35

30

a

0,2

0,2

0,4

0,2

0,8

2

2,5

2,4

2

1,5

1,2

1,2

b

6,2

6,8

7

6,5

7

7

5

3,5

2,5

2,4

1,8

1,5

A [dB]

22,92

22,92

23,52

22,92

22,92

22,92

20,42

16,9

15,27

13,62

10,88

9,54

φ [o]

-1,85

-1,69

-3,28

-1,76

-6,56

-16,6

-30

-43,29

-53,13

-38,68

-41,81

-53,13

Ucc[V]

5

4,5

4

3,5

3

2,5

2

1,5

1

u2[mV]

680

680

680

680

680

680

651

41

6

Schmittův klopný obvod překlápěcí napětí: U=0,88V

Návrh milivoltmetru:

Ux=100,10mV

měřák - plná výchylka 100mA

Proud děličem se volí tak 10x větší než vstupní proudy zesilovače. Proto R1+R2=1,5MΩ.

Stejnosměrný odpor vazby se určí:

Paralelní odpor vazby:

Návrh kondenzátoru:


Závěr

Měření probíhalo relativně bez problémů. Z grafů je vidět, že OZ zesilují už od 0 Hz. Taky je vidět, že při vyšším zesílení se nesnižuje šířka pásma tak dramaticky jako u zesilovačů z diskrétních součástek.

Přihlášení

Jméno

Heslo

Podporované projekty (vřele doporučuji)

Bezdrátová síť v Plzni 
PilsFree

Moje oblíbené WWW stránky (vřele doporučuji)

Zpravodajství ze světa nejrychlejších vozů naší planety:
Formule 1

Zpravodajství ze světa videa, TV karet, kodeků a tak podobně:
TV Freak

Zpravodajství ze světa počítačů a všeho kolem:
Živě

Zpravodajství ze světa počítačů:
PcTuning

Zpravodajství ze světa mobilů:
MobilMania

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru.
BonusWeb

Češtiny do her a programů:
Češtiny

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru:
Doupě

Vyhledávací server:
Google

zpět na předchozí stránku
Copyright © 2003 Hell
doporučené rozlišení 1024x768