| 704 |
kaklik |
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
|
|
|
2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
|
|
|
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
|
|
4 |
\usepackage[czech]{babel}
|
|
|
5 |
\usepackage{graphicx}
|
|
|
6 |
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
|
|
|
7 |
\topmargin -1.3cm
|
|
|
8 |
\oddsidemargin 0cm
|
|
|
9 |
\pagestyle{empty}
|
|
|
10 |
\begin{document}
|
|
|
11 |
\title{Záporná zpětná vazba v zapojení s operačním zesilovačem MAA741}
|
|
|
12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
|
|
|
13 |
\date{30.11.2010}
|
|
|
14 |
\maketitle
|
|
|
15 |
\thispagestyle{empty}
|
|
|
16 |
\begin{abstract}
|
|
|
17 |
\end{abstract}
|
|
|
18 |
|
|
|
19 |
\section{Úvod}
|
|
|
20 |
\begin{enumerate}
|
|
|
21 |
\item Navrhněte zápornou zpětnou vazbu a zapojení operačního zesilovače pro případy celkového zesílení K = 12 a K = -12 (neinvertující a invertující zapojení). V rámci přípravy v laboratorním deníku navrhněte schéma úplného zapojení obou případů, které budete v praktiku realizovat (včetně potřebných výpočtů a odvození, která uvedete i v protokolu). Potřebná teorie viz přednášky.
|
|
|
22 |
\item Připojte napájecí napětí k operačnímu zesilovači dle doporučení výrobce a seznamte se se zapojením patice integrovaného obvodu podle katalogu. Všimněte si konvence způsobu kreslení napájení obvodů ve schématu a skutečného propojení zdrojů napájení s obvodem zesilovače.
|
|
|
23 |
\item Změřte zesílení zesilovače a jeho dynamický rozsah pro stejnosměrný signál a pro oba případy z bodu 1. Zesílení určujte jako směrnici přímky, která aproximuje naměřené body v lineární části.
|
|
|
24 |
\item Ze závislosti určené v bodě 3 určete napětí na vstupu, při kterém je na výstupu napětí právě 0,00 V.
|
|
|
25 |
\item Porovnejte naměřené výsledky s teoreticky odvozenými hodnotami a případný rozdíl vysvětlete.
|
|
|
26 |
\item Ověřte funkci i pro střídavé signály 100 a 1000 Hz.
|
|
|
27 |
\end{enumerate}
|
|
|
28 |
|
|
|
29 |
\section{Postup měření}
|
|
|
30 |
|
|
|
31 |
Podle požadavků jsem na pájecím poli sletovali dvě možnosti zapojení pro invertující a neinvertující aplikaci operačního zesilovače. V obou případech byly použité odpory 118,8 kOhm a 8,9 kOhm, což odpovídá zesílení 13,34x.
|
|
|
32 |
|
|
|
33 |
\begin{figure}
|
|
|
34 |
\label{zesilovac_inv}
|
|
|
35 |
\begin{center}
|
|
|
36 |
\includegraphics [width=80mm]{Inverting_Amplifier.png}
|
|
|
37 |
\end{center}
|
|
|
38 |
\caption{Operační zesilovač v invertujícím zapojení}
|
|
|
39 |
\end{figure}
|
|
|
40 |
|
|
|
41 |
|
|
|
42 |
\begin{figure}
|
|
|
43 |
\label{zesilovac}
|
|
|
44 |
\begin{center}
|
|
|
45 |
\includegraphics [width=80mm]{Non-Inverting_Amplifier.png}
|
|
|
46 |
\end{center}
|
|
|
47 |
\caption{Operační zesilovač v invertujícím zapojení}
|
|
|
48 |
\end{figure}
|
|
|
49 |
|
|
|
50 |
Po připojení symetrického napájecího zdroje jsme vždy u každého typu zapojení měnili hodnotu vstupního napětí a měřili napětí na výstupu. Po vynesení naměřených hodnot do grafu získáme typickou charakteristiku operačního zesilovače, která je téměř lineární ale omezená saturačními napětími z obou stran.
|
|
|
51 |
|
|
|
52 |
\begin{figure}
|
|
|
53 |
\label{zesilovac_graf}
|
|
|
54 |
\begin{center}
|
|
|
55 |
\includegraphics [width=130mm]{graf.png}
|
|
|
56 |
\end{center}
|
|
|
57 |
\caption{Závislost výstupního napětí na vstupním napětí}
|
|
|
58 |
\end{figure}
|
|
|
59 |
|
|
|
60 |
Po nafitování naměřených hodnot přímkami byl u invertujícího zesilovače zjištěn napěťový offset 9,3mV zatím to v neinvertujícím 17mV. Dynamický rozsah je v obou zapojeních prakticky stejný a to od -12.94V do 14.18V.
|
|
|
61 |
|
|
|
62 |
Na závěr jsme ještě ověřili funkci i pro střídavé signály.
|
|
|
63 |
|
|
|
64 |
\begin{figure}
|
|
|
65 |
\label{zesilovac_osc}
|
|
|
66 |
\begin{center}
|
|
|
67 |
\includegraphics [width=130mm]{100Hz.png}
|
|
|
68 |
\end{center}
|
|
|
69 |
\caption{Závislost výstupního napětí na vstupním napětí při střídavém signálu 100Hz, neinvertující zapojení}
|
|
|
70 |
\end{figure}
|
|
|
71 |
|
|
|
72 |
\begin{figure}
|
|
|
73 |
\label{zesilovac_osc}
|
|
|
74 |
\begin{center}
|
|
|
75 |
\includegraphics [width=130mm]{100Hz_inv.png}
|
|
|
76 |
\end{center}
|
|
|
77 |
\caption{Závislost výstupního napětí na vstupním napětí při střídavém signálu 100Hz, invertující zapojení}
|
|
|
78 |
\end{figure}
|
|
|
79 |
|
|
|
80 |
\begin{figure}
|
|
|
81 |
\label{zesilovac_osc}
|
|
|
82 |
\begin{center}
|
|
|
83 |
\includegraphics [width=130mm]{1000Hz.png}
|
|
|
84 |
\end{center}
|
|
|
85 |
\caption{Závislost výstupního napětí na vstupním napětí při střídavém signálu 1000Hz, neinvertující zapojení}
|
|
|
86 |
\end{figure}
|
|
|
87 |
|
|
|
88 |
\begin{figure}
|
|
|
89 |
\label{zesilovac_osc}
|
|
|
90 |
\begin{center}
|
|
|
91 |
\includegraphics [width=130mm]{1000Hz_inv.png}
|
|
|
92 |
\end{center}
|
|
|
93 |
\caption{Závislost výstupního napětí na vstupním napětí při střídavém signálu 1000Hz, invertující zapojení}
|
|
|
94 |
\end{figure}
|
|
|
95 |
|
|
|
96 |
\section{Závěr}
|
|
|
97 |
|
|
|
98 |
\begin{enumerate}
|
|
|
99 |
|
|
|
100 |
\item Námi použité odpory se mírně lišily ve výsledném zesílení od zadání, ale na ideu měření to nemělo vliv.
|
|
|
101 |
\item Zapojení patice operačního zesilovače odpovídalo jednomu ze dvou standardních zapojení pro zesilovače v pouzdru DIL8
|
|
|
102 |
\item skutečné naměřené zesílení neinvertujícího zesilovače bylo 14,3x a invertujícího -13,31x. Saturační napětí byly pro obě zapojení stejné -12.94V a 14.18V.
|
|
|
103 |
\item Pro invertujíci zesilovač by měl nulové napětí na výstupu pro případ 0,009V na vstupu a neinvertující pro 0,017V.
|
|
|
104 |
\item Napěťové offsety byly celkem očekávatelné, jelikož nejde o ideální zesilovač. A ani o precizní operační zesilovač s kompenzací offsetů.
|
|
|
105 |
\item Funkčnost pro střídavé signály je vidět na přiložených grafech.
|
|
|
106 |
|
|
|
107 |
\end{enumerate}
|
|
|
108 |
|
|
|
109 |
\begin{thebibliography}{99}
|
|
|
110 |
\end{thebibliography}
|
|
|
111 |
\end{document}
|