Wzmacniacz operacyjny (WO) Komparator - badania, charakterystyki, pomiary

cd. I. Wyznaczanie charakterystyki amplitudowej wzmacniacza operacyjnego w układzie pracy:

 b. wzmacniacza nieodwracającego

Rysunek 2.2. Schemat badanego wzmacniacza operacyjnego w układzie nieodwracającym

W drugiej części doświadczenia badano wzmacniacz nieodwracający. Przy częstotliwości f=1kHz zmierzono zależność napięcia wyjściowego od napięcia wejściowego. Zmierzone napięcie wejściowe i wyjściowe dla oporu R2=100kΩ i R2=1MΩ zawarto w tabelach pomiarowych.

Tabela 2.2 Zestawienie wyników pomiarowych napięć wejściowych i wyjściowych dla wzmacniacza nieodwracającego.

Wykres 2.2 Charakterystyka przejściowa dwóch układów nieodwracających o wartościach rezystancji R2=100kΩ i R2=1MΩ

Do wykresów dopasowano proste i otrzymano wartości współczynników kierunkowych (metodą regresji liniowej) będących jednocześnie wartościami wzmocnień napięciowych:

K_u1=1,936±0,013 V/V , dla rezystancji R₂=100kΩ
K_u2=9,64±0,52 V/V , dla rezystancji R₂=1MΩ

 Na podstawie wzoru:

przy założeniu idealności wzmacniacza, obliczono wzmocnienie napięciowe K_u1 dla rezystancji R₂=100kΩ, oraz K_u2 dla rezystancji R₂=1MΩ:

K_u1=2 [V/V]

K_u2=11 [V/V]

Wniosek: wartości zmierzone różnią się od wartości teoretycznych, o 2,5% dla K_u1 oraz o 7,6% dla K_u2. Powstałe rozbieżności spowodowane są faktem, iż obliczenia teoretyczne opierają się na założeniu idealności WO, a w doświadczeniu badamy WO rzeczywisty. Nie bez znaczenia jest też fakt, że rezystory R₂=100kΩ i R₂=1MΩ prawdopodobnie produkowane jako seryjne mają wartość rezystancji również w granicy błędu.

II. Badanie wzmacniacza operacyjnego jako układu sumującego.

Rysunek 2.3. Schemat wzmacniacza sumującego wykorzystanego w ćwiczeniu.

Na wejścia V_A i V_B podano napięcia stałe, a następnie mierzono napięcia na wyjściu. Zmierzone napięcia wejściowe i wyjściowe oraz wartości teoretyczne dla wzmacniacza sumującego zawarto w tabeli:

Za pomocą WO można realizować sumowanie napięć stałych stosując powyższy układ. Zakładając idealność wzmacniacza (wartości wejściowych prądów polaryzujących są równe zeru) otrzymujemy zależność:

I₁+I₂+...+I_n=I

z której wynika:

Przy odpowiednim doborze jednakowych wartości rezystorów R₁=R₂=...=R_n uzyskuje się w tym układzie algebraiczne sumowanie napięć.

Wniosek: wartości zmierzone różnią się od wartości teoretycznych w najgorszym wypadku o 0,1V. Jest to napięcie na tyle małe, że można je zmieścić w progu logicznego zera¹.

¹ „W standardzie TTL za poziom wysoki przyjmujemy napięcie ok. 3,6V a za niski ok. 0,2V.” źródło: ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96