Laborator_2
-
Upload
ioana-amalia -
Category
Documents
-
view
6 -
download
0
description
Transcript of Laborator_2
-
Laborator Circuite integrate analogice
2.1
AMPLIFICATORUL INVERSOR
2.1 OBIECTIVE
a) Determinarea efectului de rezisten de reacie asupra ctigului unui amplificator operaional; b) Determinarea raportului fazei ntre semnalul de intrare i semnalul de ieire; c) Determinarea rspusului n frecven a amplificatorului operaional inversor i demostrarea efectului reaciei inverse;
2.2. NOIUNI TEORETICE
Considernd ctigul unui amplificator operaional ideal cu bucl de reacie deschis
foarte mare (valorile tipice sunt de ordinul a 100dB) este uor s nelegem cum aceast
caracteristic l face instabil din cauza unei variaii mici a tensiunii de intrare ce cauzeaz o
variaie foarte mare a ieirii.
Tehnicile de reacie sunt larg utilizate pentru a rezolva aceast problem. n aceast
lucrare se analizeaz reacia negativ prin care o parte a semnalului de ieire este aplicat napoi
pe intrarea inversooarer a amplificatorului operaional. Circuitul experimental este cel din figura
2.1.
Se calculeaz ctigul unui amplificator operaional ideal n modul inversor i apoi se
observ diferenele n cazul dispozitivului real.
Se amintete c un amplificator operaional ideal are prin definiie, amplificare i
rezisten de intare mare. Caracteristicile unei amplificri mari reprezint ntotdeauna tensiune
diferenial nul, deci intrarea inversoare indicat n figura 2.1 are acelai potenial ca i intrarea
neinversoare, de exemplu n acest caz, 0V. Se spune de obicei c intrarea inversoare este legat
virtual la mas. Pornind de la aceste premise curentul ce trece prin Ri este dat de:
RiVinI / (1)
Din proprietatea de rezisten de intrare infinit putem spune c determinarea tensiunii
Vo este dat de curentul I ce trece prin Rf:
IRfVo (2)
Semnul minus este pus din cauza c se consider c Vin este mult mai mare dect zero,
curentul trece de la Vin la V0 determinnd o scdere dat de valoarea rezistenei pentru curentul
ce trece prin ea i apoi, din cauza intrrii inversoare care este virtual legat la mas, obinndu-se
astfel formula descris mai sus.
Lucrarea Nr. 2
-
Laborator Circuite integrate analogice
2.2
Inlocuind valoarea lui I tocmai calculat se constat c:
RiVinRfVo / (3)
i inndu-se cont c amplificarea a fost definit ca raportul ntre tensiunea de ieire i cea de
intrare, obinem:
RiRfVinVoGv // (4)
Fig.2.1 AO Configuraia inversoare
Se consider un amplificator real. Aceste formule pot fi aplicate aproape far nici o
modificare deoarece se amplific tensiuni de intrare difereniale de civa microvolti, valori ce nu
afecteaz deloc formulele. De asemenea, rezistena de intrare nu afecteaz n caz particular, avnd
o valoare mai mare dect valoarea normal a rezistenei utilizat pentru Rf i pentru Ri.
2.3 DESFURAREA LUCRRII
Pentru determinrile experimentale sunt necesare urmatoarele aparate:
sursa de alimentare diferenial 12 Vcc;
un multimetru digital;
un osciloscop ce permite vizualizarea a 2 caracteristici n acelai timp
un generator de funcii;
platforma de laborator C17/EV.
-
Laborator Circuite integrate analogice
2.3
2.3.1 Determinarea efectului rezistenei de reacie asupra ctigului unui
amplificator operaional
Se realizeaz montajul din figura 2.2
Fig.2.2 Schema electric a amplificatorului operaional inversor
Se alimenteaz modul cu 12VDC.
Utiliznd generatorul de funcii, se aplic un semnal sinusoidal cu amplitudinea de
100mV i frecvena de 1KHz ntre intrarea Vin (borna 7) i mas.
Se conecteaz multimetrul la ieirea circuitului, borna (27) i se msoar tensiunea de
ieire V0 .
Folosind relaia: VinVoGv / , se calculeaz ctigul n tensiune al amplificatorului.
Se calculeaz ctigul teoretic al amplificatorului dat de raportul ntre R13 si R7.
Tabelul 2.1
GV (experimental)
VinVoGv /
GV (teoretic)
713 / RRGv
Se compar rezultatele teoretice cu cele experimentale.
Acum se desface conexiunea dintre borna (27) i borna (24) i se realizeaz conexiunea
ntre borna (27) i borna (23) nlocuind rezistena de reacie R13 de 100K cu rezistena
R12 de 10 K .
Se aplic la intrare un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 1V i frecvena de 1KHz i
se masoar tensiunea de ieire V0.
Se calculeaz amplificarea n tensiune dat de raportul ntre tensiunea de intrare i
tensiunea de ieire.
Se calculeaz amplificarea teoretic dat de raportul ntre R12 i R7.
-
Laborator Circuite integrate analogice
2.4
Tabelul 2.2
GV (experimental)
VinVoGv /
GV (teoretic)
712 / RRGv
Se compar rezultatele teroretice cu cele experimentale.
Not:
Considerndu-se toleranele componentelor i a erorilor de msur, specificai dac pot fi
comparate rezultatele experimentale cu cele practice n cele dou situaii.
2.3.2 Determinarea defazrii ntre semnalele de ieire i intrare
Se realizeaz montajul din figura 2.2
Se alimenteaz circuitul cu 12VDC.
Utiliznd generatorul de funcii, se aplic un semnal sinusoidal cu amplitudinea de
100mV i frecvena de 1KHz ntre intrarea Vin (borna 7) i mas, apoi se msoar cu
multimetru, tensiunea de ieire V0 (borna 27).
Se conecteaz sonda osciloscopului (canalul 1) la intrarea circuitului, (borna 7) i sonda
osciloscopului (canalul 2) la ieirea AO, (borna 27) pentru a vizualiza semnalul de intrare
Vin respectiv semnalul de ieire V0 .
Se msoar defazajul ntre semnalul de intrare i cel de ieire.
Not:
Analizai rezultatul obinut n urma msurtorilor i argumentai!
2.3.3 Determinarea rspunsului n frecven al unui amplificator operaional i a efectului
reaciei cu rezistena asupra limii de band
Se realizeaz montajul din figura 2.2
Se alimenteaz circuitul cu 12VDC
Se aplic un semnal sinusoidal cu frecvena de 1KHz i amplitudine de 0.5Vpp, ntre
intrarea Vin , borna (7) i mas.
Se msoar tensiunea de ieire i se noteaz n coloana Vo(R13) a tabelului 2.4
rezultatele obinute.
Se repet msurtorile modificnd valoarea frecvenei de intrare a semnalului (conform
valorilor din tabelul ) i se noteaz rezultatele obinute pentru fiecare valoare a frecvenei
-
Laborator Circuite integrate analogice
2.5
de intrare n rubrica corespunztoare din tabelul 2.4. Se verific ca valoarea tensiunii de
intrare s fie ntotdeauna 0.5Vpp pentru fiecare msuratoare.
Se schimb rezistena R13 de 100 K cu R12 de 10 K (se deconecteaz conexiunea
dintre borna (27) i borna (24) i se conecteaz borna (27) la borna (23).
La intrarea circuitului, borna(7) se aplic un semnal cu frecevna de 1KHz i
amplitudinea de 1Vpp.
Se msoar tensiunea de ieire i se noteaz n coloana (Vo(R12)) din tabelul 2.4,
rezultatul obinut.
Pstrnd amplitudinea semnalului la valoarea de 1Vpp, se modific frecvena semnalului
conform valorilor din tabel i se noteaz rezultatele obinute pentru tensiunea de ieire n
rubrica corespunztoare din tabel, n coloana (Vo(R12)).
Se calculeaz ctigul amplificatorului pentru fiecare caz i se completeaz tabelul 2.4 cu valorile obinute.
Pentru ambele valori ale rezistenei de reacie (R13 i R12) se calculeaz frecevena la
care amplificarea A.O. scade la -3dB (se amintete c la aceast frecven amplificarea
trebuie sa scad la o valoare egal cu 0.707 din cea maxim).
Tabelul 2.3
Rfi (K)
ft (KHz)
100K
10K
Tabelul 2.4
f(Vin) V0(R13) V0/Vin(R13) V0(R12) V0/Vin(R12)
1KHz
2KHz
5KHz
10KHz
20KHz
50KHz
100KHz
200KHz
500KHz
Not: 1. S se reprezinte grafic ( pe hrtie milimetric ) variaia tensiunii de ieire n funcie
de frecven.
-
Laborator Circuite integrate analogice
2.6
2.4 RSPUNDEI LA URMTOARELE NTREBRI
1. Defazarea ntre semnalele de ieire i semnalele de intrare pentru un amplificator operaional
inversor este egal cu:
a) zero
b) 90 grade
c) 180 grade
d) depinde de raportul Rf/Ri (Fig. 2.1)
2. Dac valoarea rezistenei Rf (fig. 2.1) este modificat n sensul creterii acesteia, care din
urmatoarele afirmaii sunt adevarate?
a) rezistena de ieire crete
b) ctigul (amplificarea) se mrete
c) frecvena de tiere crete
d) defazarea dintre semnalul de ieire i cel de intrare crete
3. Care este amplitudinea semnalului de intrare dac amplificarea circuitului este 100 i
amplitudinea semnalului de ieire este de 5V?
a) 50mV
b) 500mV
c) 5V
d) 0V
4. Cum poate fi mrit frecvena de tiere a unui amplificator inversor?
a) mrind frecvena semnalului de intrare
b) scaznd valoarea rezistenei de reacie
c) resetnd tensiunea de offset
d) mrind raportul Rf/Ri (fig. 2.1)