7. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ

Transcript

1 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΣΤΟΧΟΙ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ. Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 7. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ η κατανόηση της λειτουργίας του τελεστικού ενισχυτή, Ημερομηνία:.... /.... / Τμήμα:.... Ομάδα: η εξοικείωση με έναν από τους πιο διαδεδομένους τελεστικούς ενισχυτές, τον LM741C, η κατανόηση της λειτουργίας των βασικότερων κυκλωμάτων που χρησιμοποιούν τελεστικό ενισχυτή, όπως ο ανάστροφος ενισχυτής ή αντιστροφέας, ο αθροιστής τάσεων, ο συγκριτής τάσεων και ο ολοκληρωτής τάσης. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Βήμα 1. Κύκλωμα Ανάστροφου Ενισχυτή Χρησιμοποιώντας τον ΤΕ LM741C υλοποιήστε κύκλωμα ανάστροφου ενισχυτή και τροφοδοτήστε το με τάση ± (σχήμα Ε7.1). Τοποθετήστε αντίσταση ανάδρασης f = 47K και σε σειρά με την αρνητική είσοδο του ΤΕ τοποθετήστε αντίσταση 1 =. Από την θετική είσοδο του ΤΕ μέχρι τη γείωση τοποθετήστε αντίσταση 3 την οποία θα υπολογίσετε από την σχέση 1 f 3 1 f... f 1 ΕΙΣΟ ΟΣ V i ΕΞΟ ΟΣ V o 3 Σχήμα Ε7.1 Κύκλωμα ανάστροφου ενισχυτή Βήμα 2. Η ενίσχυση τάσης που περιμένουμε να έχει ο ενισχυτής (η καθοριζόμενη από της αντιστάσεις f και 1 ) είναι: A... (7.1) v ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 1

2 Βήμα 3. Δώστε στην είσοδο της ενισχυτικής διάταξης εναλλασσόμενο ημιτονικό σήμα συχνότητας f = 800 Hz και πλάτους V i = 0.5V Με τον παλμογράφο μετρήστε το πλάτος στην έξοδο του ενισχυτή: V o =... V Βήμα 4. Άρα από τις μετρήσεις σας προκύπτει ότι η ενίσχυση της ενισχυτικής διάταξης είναι: A... (7.2) v Συγκρίνετε την ενίσχυση που υπολογίσατε χρησιμοποιώντας τη σχέση (7.1) με την ενίσχυση που προκύπτει από τις μετρήσεις σας, δηλαδή από τη σχέση (7.2). Βήμα 5. Χρησιμοποιώντας και τα δύο κανάλια του παλμογράφου παρατηρήστε τις κυματομορφές στην είσοδο και την έξοδο της ενισχυτικής διάταξης (διάγραμμα Ε7.1). Διάγραμμα Ε7.1 Από το παραπάνω διάγραμμα Ε7.1 βρείτε την διαφορά φάσης φ = ανάμεσα στην είσοδο και την έξοδο της ενισχυτικής διάταξης. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 2

3 Βήμα 6. Κύκλωμα Αθροιστή Τάσεων Υλοποιήστε κύκλωμα αθροιστή τάσεων τριών εισόδων (σχήμα Ε7.2). Τοποθετήστε αντίσταση ανάδρασης f = ενώ εν σειρά με την αρνητική είσοδο του ΤΕ τοποθετήστε τρεις αντιστάσεις i1, i2, i3 =. Από την θετική είσοδο του ΤΕ μέχρι τη γείωση τοποθετήστε αντίσταση 3 την οποία θα υπολογίσετε από την σχέση ολ f 3 ολ f... όπου ολ i1 i2 i3 i1 ΕΙΣΟ ΟΣ V i1 i2 ΕΙΣΟ ΟΣ V i2 f ΕΙΣΟ ΟΣ V i3 i3 ΕΞΟ ΟΣ V o 3 Σχήμα Ε7.2 Κύκλωμα αθροιστή τάσεων Βήμα 7. Η έξοδος V o του αθροιστή θα ισούται με το αλγεβρικό άθροισμα των εισόδων του επί την ενίσχυση (βαρύτητα) που υφίσταται η κάθε είσοδος. Δηλαδή: V o =A v1 V i1 A v2 V i2 A v3 V i3 (7.3) όπου A v1, A v2 και A v3 η επιμέρους ενίσχυση της εισόδου V i1, της εισόδου V i2 και της εισόδου V i3 αντίστοιχα. Για το παραπάνω κύκλωμα Ε7.2 ισχύει: A v1 A f, f v2 i1 i2, f Av3 i3 άρα η σχέση (7.3) γίνεται: V o = (V i1 V i2 V i3 ) (7.4) ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 3

4 Βήμα 8. Εφαρμόστε στις τρεις εισόδους του αθροιστή τις ακόλουθες τάσεις: V i1 = 8 Volt, V i2 = 6 Volt, V i3 = 5 Volt Μετρήστε με ηλεκτρονικό βολτόμετρο την τάση V o =.... V στην έξοδο του αθροιστή και συγκρίνετέ την με αυτή που υπολογίσατε με τη σχέση (7.4). Βήμα 9. Κύκλωμα Συγκριτή Τάσεων Υλοποιήστε το κύκλωμα συγκριτή (σχήμα Ε7.3). ΕΙΣΟ ΟΣ Α V i 1 ΕΙΣΟ ΟΣ Β V αναφ ΕΞΟ ΟΣ V o 3 Σχήμα Ε7.3 Κύκλωμα συγκριτή τάσεων Στην είσοδο Α του συγκριτή βάλτε εναλλασσόμενο ημιτονικό σήμα συχνότητας f = 800Hz και πλάτους V i = 2V ενώ στην είσοδο Β (είσοδος αναφοράς) βάλτε DC τάση V αναφ = 1V. Με τον παλμογράφο παρατηρήστε την κυματομορφή της τάσης εξόδου V o (διάγραμμα Ε7.2). Διάγραμμα Ε7.2 Από το διάγραμμα Ε7.2. εξηγήστε την μορφή της κυματομορφής εξόδου του συγκριτή. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 4

5 Βήμα 10. Μεταβάλατε την DC τάση αναφοράς από V αναφ = 1V σε V αναφ = 1V και παρατηρήστε πάλι με τον παλμογράφο την νέα κυματομορφή της τάσης εξόδου του συγκριτή (διάγραμμα Ε7.3). Διάγραμμα Ε7.3 Συγκρίνοντας το διάγραμμα Ε7.3 με το διάγραμμα Ε7.2 και αντιπαραβάλλοντας με αυτά που ξέρετε από την θεωρία τι παρατηρείται ότι άλλαξε στην κυματομορφή της τάσεως εξόδου του συγκριτή με την νέα τάση αναφοράς V αναφ = 1V; Βήμα 11. Μεταβάλλετε την DC τάση αναφοράς (V αναφ ) από 2V έως 2V και παρατηρήστε με τον παλμογράφο τις αλλαγές που υφίσταται η κυματομορφή της τάσης εξόδου του συγκριτή. Βήμα 12. Κύκλωμα Ολοκληρωτή Τάσης Υλοποιήστε κύκλωμα ολοκληρωτή (σχήμα Ε7.4) και δώστε στην είσοδο του σήμα τετραγωνικής μορφής με πλάτος 1V. V i 1 C 10nF V o 3 L 18K Σχήμα Ε7.4 Κύκλωμα ολοκληρωτή τάσης ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 5

6 Με τον παλμογράφο παρατηρήστε την κυματομορφή της τάσης εξόδου V o όταν η συχνότητα του τετραγωνικών παλμών είναι: α) f = 350Hz β) f = 3000Hz f = 350Hz f = 3000Hz Για ποια από τις δύο συχνότητες των τετραγωνικών παλμών παρατηρείτε ότι έχετε καλύτερη ολοκλήρωση; ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 6