© ITE (KES)
Verze 1
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 1k0 a R2 = 100R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -5,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 6,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 50k a kondenzátor C = 47μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v1 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 2
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 1k0 a R2 = 200R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -10,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 11,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 50k a kondenzátor C = 100μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v2 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 3
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 1k0 a R2 = 500R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -2,5 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 3,5 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 100k a kondenzátor C = 47μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v3 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 4
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 1k0 a R2 = 1k0 dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -5,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 6,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 100k a kondenzátor C = 100μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v4 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 5
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 500R a R2 = 100R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -10,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 11,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 200k a kondenzátor C = 10μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v5 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 6
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 500R a R2 = 200R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -5,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 6,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 200k a kondenzátor C = 22μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v6 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 7
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 500R a R2 = 500R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -10,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 11,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 500k a kondenzátor C = 10μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v7 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 8
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 2k0 a R2 = 500R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -2,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 3,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 500k a kondenzátor C = 22μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v8 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 9
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 2k0 a R2 = 100R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -2,5 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 3,5 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 1M0 a kondenzátor C = 10μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v9 – 2 – 9.2.2008
© ITE (KES)
Verze 10
Měření obvodů s operačním zesilovačem (OZ)
Přípravky stavebnice DOMINO:
rozvodný rám, modul OZ (Operational Amplifier), modul potenciometrů (Resistor Board), součástky na vidlicích za zásobníku.
¾ Napájení modulu s OZ je UC = +5 V, avšak uvnitř je násobič napětí na cca ±15 V pro standardní OZ. Maximální výstupní napětí OZ v lineárním režimu uvažujeme s rezervou |UOM| = 10 V. Vyšší napětí je již signalizováno dvěma LED na modulu (každá polarita zvlášť).
¾ Je třeba nejen připojit modul k napájení (+5V a GND), ale také propojit virtuální zem operačního zesilovače se společným vodičem napájení (AGND Æ GND rozvodného panelu)
¾ Proměnné napětí vstupů získáme na potenciometru 1K0, který připojíme na druhý zdroj o napětí UN = ±15 V. Je nutno spojit země obou zdrojů (+5 V, ±15 V). Potenciometry mají na jezdci ochranný odpor a na koncích připojené omezovací rezistory (viz Obr.1 – součástky v čárkovaném obdélníku), takže je možno nastavit ca 20 % bipolárního rozsahu (uprostřed, t.j. kolem nuly). Dle potřeby je možno jeden nebo oba omezovací rezistory vyřadit a/nebo odpojit jeden z vývodů ze zdroje a připojit na společný vodič.
Měřicí přístroje :
standardní ruční digitální 31/2-místný multimetr Pokud neměříte, baterií napájené přístroje vypínejte !
(A) Měření OZ bez zpětné vazby
Zapojte OZ i potenciometr P1 na napájení.
V zapojení komparátoru dle obr. 1 vytvořte s rezistory R1 = 2k0 a R2 = 200R dělič napájecího napětí, abyste získali referenční napětí Uref (změřte !) pro jeden ze vstupů OZ.
3. Zapojte invertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = -5,0 s využitím rezistorů ze zásobníků – nepoužívejte hodnoty menší než 2 kΩ (hrozí přetížení výstupu OZ nebo děliče vstupního napětí) a větší než 500 kΩ.
V každé polaritě vstupního napětí, nastavovaného potenciometrem, nastavte alespoň 2 různé hodnoty tak, aby zesilovač pracoval v lineárním režimu a nakreslete graf závislosti U2 (U1).
Určete skutečné zesílení a porovnejte jej s příslušným vztahem. Vysvětlete případné rozdíly.
Poznámky :
Výběr odporů rezistorů v požadovaném rozmezí je : 2k0, 5k0, 10k, 20k, 50k, 100k, 200k, 500k.
Operační zesilovač bude bezpečně mimo saturaci (t.j. v lineárním režimu) při výstupním napětí |UO| < |UOM| (hodnota UOM viz úvod), t.j. když LED modulu nesignalizují saturaci.
Žádné měřené napětí by nemělo být menší než ca 30 mV (t.j. s použitým DMM na 3 platná místa) kvůli chybě měření.
4. V obvodu zaměňte navzájem rezistory ve zpětné vazbě, změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu B.3.
NEINVERTUJÍCÍ ZESILOVAČ
5. Zapojte neinvertující zesilovač se jmenovitým zesílením Au = 6,0 a změřte a vyhodnoťte totéž jako v bodu 3.
INTEGRÁTOR
6. Zapojte integrátor, jehož časovací článek tvoří rezistor R = 1M0 a kondenzátor C = 22μ.
Tento elektrolytický kondenzátor zapojte kladným pólem na výstup.
Při zkratovaném kondenzátoru nastavte potenciometrem vstupní napětí U1int řádu desetin voltu – musí být záporné, aby na výstupu OZ bylo po integraci napětí U2int kladné v souhlase s polarizací elektrolytického kondenzátoru.
S pomocí vlastních hodinek změřte čas změny výstupního napětí z 0 na +UOM, která proběhne po odstranění zkratu kondenzátoru.
Poznámky :
Pokud na elektrolytickém kondenzátoru není vyznačena jeho polarita symbolem “–”, popř. i “+”, má záporný pól na kovovém pouzdře.
Vzhledem k časovému rozlišení měření cca 1 s (uvažujeme hodinky bez stopek a reakci na změnu údaje na displeji DMM) vyzkoušejte a nastavte rychlost změny U2int tak, aby měření trvalo 1...2 min.
Vypočítejte teoretickou časovou konstantu τ integrátoru ze jmenovitých hodnot použitých prvků.
Vypočítejte skutečnou časovou konstantu integrátoru z funkčního vztahu a porovnejte ji s teoretickou.
EMcv05new v10 – 2 – 9.2.2008
