MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

Átírás

1 M I SKOLCI EGY ETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMTIKI KR ELEKTROTECHNIKI- ELEKTRONIKI TNSZÉK DR. KOVÁCS ERNŐ MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE MÉRÉSI ÚTMUTTÓ 2012.

2 MŰVELETI ERŐSÍTŐS KPCSOLÁSOK MÉRÉSE mérések célja: megismerni a leggyakoribb alap- és alkalmazott műveleti erősítős kapcsolások jellemző tulajdonságait. mérések elméleti hátterét az előadások anyaga és a kiadott elektronikus előadás jegyzet (Elektronika I-II.) tartalmazza. mérési ismertető csak az elvégzendő mérési feladatok leírására korlátozódik. Mérő panel: a mérési feladatokat az előre elkészített mérő paneleken kell elvégezni, amelynek vázlatos előlapi képe a mérési leírásban megtalálható. mérendő kapcsolásokat önállóan kell összeállítani a mérőpanel tápfeszültségének kikapcsolása után (szerviz-panelen található két kapcsoló kikapcsolásával). Mérést bekapcsolni csak az összeállított mérési kapcsolás gondos ellenőrzése után szabad. tápellátáshoz szükséges 15V-os (és alkalmanként 5V-os) tápfeszültséget a mérődobozon kívüli forrásból, általában a laborasztalba beépített tápegységekből nyerjük. szerviz panelen (mérődoboz jobb szélső sáv) található: a) 2 db kis áram-terhelhetőségű (max.15 m-es) V tartományban fokozatmentesen állítható belső stabilizált tápegység, amely a mérések során egyenfeszültség-forrásként szolgál. kimeneti feszültség föld vezetéke a műveleti erősítős panel föld vezetékéhez belülről be van kötve, így azt kívülről csatlakoztatni nem kell. b) 2 db banándugó-bnc csatlakozó átalakító (az oszcilloszkóphoz és a jelgenerátorhoz történő egyszerűbb csatlakoztatás érdekében), ahol a BNC csatlakozók háza földpotenciálra van belül bekötve. c) 2 db, mindhárom pontján kivezetett potenciométer (10 k), amelyet változtatható ellenállásként alkalmazhatunk. mérések során rendelkezésre álló műszerek (V. labor mérőhelyei): 1 db kétsugaras oszcilloszkóp 1 db funkciógenerátor (jelalak generátor) 1 db asztali digitális multiméter 1 db kézi digitális multiméter mérésekről jegyzőkönyvet kell készíteni, amelynek tartalmaznia kell: a) mérés helyét és idejét, b) mérést végzők nevét, tankörszámát c) mérésben felhasznált mérőeszközök azonosítóit (típus, gyári szám) d) mérési pontok rövid leírását és a mérés során kapott eredményeket e) kapott eredmények kiértékelését, összevetését az elméleti eredményekkel, az esetleges eltérések részletes magyarázatát Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 2.

3 1. JELLEMZŐ PRMÉTEREK MEGHTÁROZÁSÁNK MÓDSZEREI fejezet célja összefoglalni azokat az ismereteket, amelyek minden elektronikus kapcsolás mérésekor közösek. mérések leírása konkrét kapcsolásoktól elvonatkoztatott és követi azt a rajzolási konvenciót, hogy a mérési kapcsolások bemenete a baloldalon, kimenete a jobboldalon található. 1.1 Ofszet kiegyenlítés műveleti erősítők ofszet kiegyenlítésére minden olyan mérés előtt szükség lehet, amelynek során a műveleti erősítő lineáris üzemben dolgozik. z ofszet kiegyenlítéshez kössük a kapcsolás bemeneteit a tápfeszültség földpontjára és a mérőpanelen rendelkezésre álló ofszet kiegyenlítő potenciométerrel a kimeneti feszültséget állítsuk nullára. z ofszet kiegyenlítés után a bemeneti kapcsokat a megfelelő műszerekhez kell csatlakoztatni. Pl. erősítő alapkapcsolás esetén M 1 V Jelölés: M 1 digitális voltmérő -15V Ofszet kiegyenlítő potenciométer Megjegyzés: az ofszet állító potenciométer mindhárom kivezetése belül bekötésre került, azt kívülről csatlakoztatni nem kell! 1.2 Kivezérelhetőség mérése kivezérelhetőség mérésének célja meghatározni azt a ki- és bemeneti jeltartományt, ahol a kapcsolások még lineárisan működnek. lineáris üzemmód paramétereinek (R be, R ki, u, (f), stb.) mérése csak az így meghatározott jeltartományon belül megengedett Kivezérelhetőség mérése váltakozó áramú jellel G V u be V O M 1 M 2 Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 3.

4 Jelölések: G M x O függvénygenerátor voltmérők mérendő áramkör oszcilloszkóp mérés leírása z áramkör frekvencia-független átvitelének tartományában a közepes frekvencián végezzük a mérést (a mérési leírásokban megadott frekvencián). 1. ddig növeljük a bemeneti jelet, amíg a kimenetre csatlakoztatott oszcilloszkópon a jel érzékelhetően torzulni nem kezd (akár nemlinearítás, akár vágás miatt). 2. Megmérjük a bemeneti (U bemax ) és a kimeneti (U kimax ) jelet. mérések során csak a -U kimax < <+U kimax tartományban mérhetünk. Megjegyzés: maximális kimeneti feszültség nagysága kis mértékben változhat a terhelés a tápfeszültség és a hőmérséklet függvényében, de laboratóriumi körülmények között állandónak tekinthető. megengedett maximális bemeneti feszültség azonban kapcsolásonként eltérő lehet! Különösen ügyelni kell a kivezérelhetőségre, ha az áramkör erősítése a frekvenciával változik, mert így változatlan bemeneti feszültség esetén is túlvezérlődhet az áramkör! Kivezérelhetőség mérése egyenáramú jellel = T V u be V M 1 M 2 Jelölések: T M x változtatható kimeneti feszültségű tápegység mérendő áramkör voltmérők mérés leírása 1. bemeneti egyenfeszültséget (mindkét irányban) addig növeljük, amíg a kimenet már nem tudja követni a bemeneti feszültség változását. 2. Megmérjük a bemeneti (U bemax ) és a kimeneti (U kimax ) jelet. mérések során a -U kimax < < +U kimax tartományban mérhetünk csak. Megjegyzés: kivezérelhetőség mérése egyenfeszültséggel csak DC és/vagy DC+C erősítők esetén lehetséges. kivezérelhetőség a frekvencia függvényében eltérhet az egyenáramon mért kivezérelhetőségtől! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 4.

5 1.3. Bemeneti ellenállás meghatározása méréssel I 2 G V U 1 R m U 2 V M 1 M 2 Jelölések: G függvénygenerátor M x voltmérők a mérendő áramkör R m ismert nagyságú ellenállás (a mérési leírásban adott) mérés leírása 1. Bemenetre feszültséget kapcsolunk és mérjük az U 1 és az U 2 feszültségeket. Ügyeljünk arra, hogy a kimeneti jel a maximális kivezérelhetőség értekének 1/3..2/3 tartományában legyen! 2. bemeneti ellenállás meghatározása számítással (tisztán hatásos bemeneti ellenállású áramkör esetén): R u u 2 2 be R m i2 u1 u2 1.4 Kimeneti ellenállás meghatározása méréssel G V U kio G V U kit Jelölések: G M R t Mérés leírása M a) b) függvénygenerátor a mérendő áramkör voltmérő ismert nagyságú terhelő-ellenállás (a mérésleírásban adott) M R t 1. bemeneti feszültség változtatása nélkül mérjük meg terhelés nélkül (a kapcsolás) és terhelés esetén is (b kapcsolás) a kimeneti feszültségeket. Ügyeljünk arra, hogy a kimeneti jel a maximális kivezérelhetőség értekének 1/3..2/3 tartományában legyen terheletlen esetben is! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 5.

6 2. kimeneti ellenállás számítása (hatásos kimeneti ellenállás esetén): R ki u ki0 R 1 t ukit 1.5 Erősítés mérése mérés célja: az áramkör frekvencia-független átvitelének tartományában a közepes frekvencián meghatározni a kapcsolás erősítését. G V u be V O M 1 M 2 B Jelölések: G M x O függvénygenerátor a mérendő áramkör voltmérők oszcilloszkóp Mérés leírása z áramkör frekvencia-független átvitelének tartományában a közepes frekvencián végezzük a mérést (ált. a mérésleírásban a konkrét frekvencia adott). 1. Mérjük meg egyidejűleg a kimeneti és a bemeneti jeleket. kimeneti jelnek a maximális kivezérelhetőség értékének 1/3..2/3 rész tartományában kell lennie. 2. z erősítés számolása a) u uki 20 * lg [db] (logaritmikus egységben) ube b) u ki u (abszolút értékben) z előjelet a ki- és a bemenet közötti ube fázishelyzet alapján tudjuk meghatározni (pl. oszcilloszkóppal)! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 6.

7 1.6 mplitúdó-átviteli karakterisztika mérése mérés célja: meghatározni az áramkör viselkedését a lineáris működés szempontjából meghatározó frekvencia-tartományban. G V u be V O M 1 M 2 B Jelölések: G M x O függvénygenerátor a mérendő áramkör voltmérők oszcilloszkóp Mérés leírása bemenetre kapcsolt jelgenerátor frekvenciáját változtatva több frekvencián (ált. 1, 2, 5 10 n Hz, n=1..4 ) egyidejűleg megmérjük a kimeneti és a bemeneti feszültségeket. mérés során a bemeneti feszültség nagyságát nem változtatjuk. Figyelem! bemenetre csak akkora feszültséget szabad kapcsolni, hogy a mérés során a teljes frekvencia-tartományban az áramkör ne vezérlődjön túl. z amplitúdó -karakterisztika számolása és ábrázolása Példa a táblázatos leírásra f u ki 20 * lg [db] u be f [khz] [V] u be [V] u (f) [db] Megjegyzés: célszerűen a fenti frekvenciákon végezzük a mérést, mert így az ábrázolás egyszerűsödik. z adott frekvenciák a logaritmikus skálán közel lineárisan helyezkednek el (a közöttük levő dekadikus távolság közel azonos). mérések során meghatározzuk az alsó- (f a ) és a felső (f f ) határfrekvenciákat is. közel frekvencia-független erősítési tartomány közepén értelmezett közepes frekvencián (f 0 ) mért értékhez képest vizsgáljuk, hogy a jel mely frekvenciákon lép ki a 3 db-s sávból. Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 7.

8 db Miskolci Egyetem Elektrotechnikai-Elektronikai Tanszék sávszélesség (B) az alsó és a felső határfrekvenciák segítségével számolással határozható meg. B f [Hz] f f a Példa az ábrázolásra: u (f) [db] log(f) [Hz] Lehetséges közvetlenül db-ben meghatározni az amplitúdó-karakterisztikát (amennyiben a rendelkezésre álló műszerek alkalmasak db skála szerinti mérésre). kimeneti feszültséget mérő műszer által mutatott érték (ha a db 600 -os impedanciára vonatkozik): M ki =20 lg( /0.7746) [dbm] bemeneti feszültséget mérő műszer által mutatott érték (bár a bemeneti feszültséget a mérés során változatlanul tartjuk, a függvénygenerátor hibájából következően a bemeneti feszültség kis mértékben változhat): M be =20 lg(u be /0.7746) z erősítés abszolút-értékben db-ben (f)=m ki -M be f a f 0 f f [dbm] [db] Megjegyzés: lehetőség van az amplitúdó-karakterisztikát (csak a jellegét) illetve a határfrekvenciákat meghatározni relatív frekvencia-karakterisztika méréssel is. Ebben az esetben a közepes frekvencián a kimeneten mért feszültséget 0 db-nek véve (függetlenül annak számszerű értékétől és a továbbiakban a bemeneti feszültséget változatlanul hagyva) változtatva a frekvenciát, az ehhez képesti kimeneti jel változást a műszeren db-ben közvetlenül leolvashatjuk. digitális műszerek egy része lehetővé teszi, hogy relatív 0 db pontot vegyünk fel, így és figyelembe véve, hogy a generátorok általában stabil kimeneti feszültséget biztosítanak a teljes frekvencia tartományban- a karakterisztika közvetlenül méréssel megállapítható. B Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 8.

9 2. MÉRŐHELYEK mérőhelyek tápellátásának be- és kikapcsolása Bekapcsolási sorrend: 1. Helyezzük feszültség alá a mérőhelyet a kulcsos főkapcsolóval. Sikertelen bekapcsolási kísérlet esetén ellenőrizze, hogy az asztalban levő kismegszakító vagy az áramvédő-relé nincs-e leoldva. Egyéb esetekben a mérésvezetőt kell értesíteni. 2. z asztali mérőműszerek a mérőhelyek betáp-sávjaihoz vannak csatlakoztatva. Kapcsolja be a betáp-sávot a billenő kapcsolójával. Kapcsolja be a mérőműszereket. 3. z asztalok két beépített többcsatornás tápegységgel rendelkeznek. z egyik többcsatornás egység egy fix 5V/3 és két 0..30V/1 változtatható beépített tápegységet tartalmaz. másik egység /amelyben beépített panel-mérők vannak két fix 15V/1 tápegységet tartalmaz. zt a tápegységet kapcsoljuk be az előlapon található kapcsolókkal, amelyik a mérés során a mérődobozt táplálja. fix 15 V feszültségű tápegység előlapján található Hálózati kapcsoló feliratú nyomógomb a tápegység belső egységeire kapcsol csak feszültséget, de tápfeszültség a kimenetre nem kerül. kimenetre a tápfeszültség csak a DC kapcsoló bekapcsolása után kerül. 4. mérődoboz előlapján található 15V és egyes mérések során az 5V feliratú kapcsoló(k) bekapcsolásával adjunk feszültséget a mérőpanelre. mérőpanel tápellátása elsősorban a mérődobozon keresztül az asztalba beépített fix 15 V-os tápegységről történik. Mérések egyes fajtáinál +5V-ra is szükség van, amelyet a másik beépített többcsatornás tápegység szolgáltat. Kikapcsolási sorrend: mérés kikapcsolása az előzőek szerint a bekapcsolással fordított sorrendben történik. Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012..) 9.

10 1N4001 1μF 270kΩ MŰVELETI ERŐSÍTŐ 1N nF 100kΩ V ZPD4.7 ZPD nF 100nF 27kΩ 27kΩ IC kω 100nF 27kΩ - BC182 68nF 12kΩ IC kω 33nF 12kΩ BC182 10nF 8.2kΩ -15 V 5 V 0 BF244 10nF 4.7nF 6.8kΩ 1kΩ IC1 DURV FINOM 5 V +5V -5V 0 1.5nF 1kΩ IC2 +5V -5V BF nF 100Ω OFSZET BEÁLLÍTÁS 15 V 5V

11 3. MÉRÉSI FELDTOK 3.1 Invertáló erősítő kapcsolás U 2 R 3 U be =270 k, = 27 k 1. Állítsa össze a kapcsolást (R 3 ellenállást a mérés jelenlegi szakaszában nem kell beiktatni)! 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! 3. Mérje meg a kivezérelhetőség mértékét! Csatlakoztassa a 5 V tartományban változtatható egyenfeszültség-forrást (szerviz panelen) az erősítő bemenetére! ddig változtassa a bemeneti feszültséget, amíg a kimenet már nem követi lineárisan a bemenet változását! Végezze el a mérést ellenkező polaritású bemeneti feszültség esetén is! 4. Mérje meg az erősítő erősítését! djon kb. 1V egyenfeszültséget a bemenetre és mérje meg a kimeneti feszültséget! mért adatok alapján számolással határozza meg az erősítést. 5. Határozza meg a fáziskülönbség mértékét! djon a funkciógenerátorból az erősítő bemenetére kb. 0.5 V eff értékű 1 khz frekvenciájú szinuszos jelet! Egyidejűleg mérje a ki- és a bemeneti jelet oszcilloszkóp segítségével! Határozza meg a fáziskülönbség mértékét a két jel fáziseltérése alapján! 6. Mérje meg az erősítő kapcsolás bemeneti ellenállását! Csatlakoztasson a bemenet és az egyenfeszültségű jelforrás közé egy 27 k-os (R 3 ) ellenállást. djon az U 2 bemenetre kb. 2V egyenfeszültséget és egyidejűleg mérje az U be feszültséget is. R be Ube U U 2 be R Neminvertáló erősítő kapcsolás =270 k, = 27 k u be 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékkel! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 11.

12 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! 3. Mérje meg a kivezérelhetőség mértékét! Csatlakoztassa a 5 V tartományban változtatható egyenfeszültség-forrást (szerviz panelen) az erősítő bemenetére! ddig változtassa a bemeneti feszültséget, amíg a kimenet már nem követi lineárisan a bemenet változását! Végezze el a mérést ellenkező polaritású bemeneti feszültség esetén is! 4. Mérje meg az erősítő erősítését! djon kb. 0.5 V egyenfeszültséget a bemenetre és mérje meg a kimeneti feszültséget! mért adatok alapján számolással határozza meg az erősítést. 5. Határozza meg a fáziskülönbség mértékét! djon a funkciógenerátorból az erősítő bemenetére kb. 0.5 V eff értékű 1 khz frekvenciájú szinuszos jelet! Egyidejűleg mérje a ki- és a bemeneti jelet oszcilloszkóp segítségével! Határozza meg a fáziskülönbség mértékét a két jel fáziseltérése alapján! 3.3 Egységnyi erősítésű erősítő (feszültségkövető) kapcsolás = =12 k u be Mérési feladatok 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékkel! 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! 3. Mérje meg az erősítő erősítését! djon a +5 V..-5 V tartományban egyenfeszültséget a bemenetre 1V-os lépésekben és mérje meg a kimeneti feszültséget! Ábrázolja a transzfer karakterisztikát! 3.4 Invertáló bemenet felöl vezérelt összegző erősítő U a U b R 3 =R 3 =27 k = 12 k Mérési feladatok 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékkel! 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 12.

13 3. Határozza meg, hogy a kimeneti jelben az a ill. a b bemenet jele mekkora súllyal részesedik! djon az a bemenetre kb. 3V egyenfeszültséget. b bemenetet kösse földre! kimeneti feszültség mérésével határozza meg az a bemenet súlyát! djon a b bemenetre kb. 3V egyenfeszültséget. z a bemenetet kösse földre! kimeneti feszültség mérésével határozza meg a b bemenet súlyát! djon az a bemenetre kb. 3V, a b bemenetre kb. -4V egyenfeszültséget. Mérje meg a kimeneti feszültségeket! Mérje meg és értelmezze a kapott kimeneti feszültséget, figyelembe véve az előzőleg meghatározott súlyokat! 4. djon a b bemenetre kb. 1 V eff, 1 khz-s szinusz alakú jelet, az a bemenetre pedig akkora egyenfeszültséget, hogy a kimenet lüktető egyenfeszültség legyen (a kimeneti feszültség szinuszosan változik, de nem vált polarítást)! Mérje meg, hogy mekkora egyenfeszültséget kellett az a bemenetre adnia ennek az állapotnak az eléréséhez! Indokolja meg a kapott eredményt! Figyelje meg, hogy hogyan változik a kimeneti jel alakja, ha a bemeneti feszültséget az a ponton -5V...+5V tartományban változtatja! mennyiben a kimeneti jel alakjában változást tapasztal, azt indokolja meg! 3.5 Kivonó erősítő R 3 U a U b R 4 R l = =12 k R 3 =R 4 = 27 k 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! 3. Határozza meg a kapcsolás erősítését! djon az "a" bemenetre +2 V-ot, a "b" bemenetre +3 V-ot. Mérje meg a kimeneti feszültséget és számítsa ki az erősítést! 4. Határozza meg a kapcsolás közösmódusú elnyomási tényezőjét! Kösse össze a két bemenetet és adjon a közös bemenetre a V tartományban egyenfeszültséget 1 V-os lépésenként! Mérje meg a kimeneti feszültséget és számítással határozza meg a CMRR (KME) értékét! 3.6 Integrátor = 100 k C =12 k U be C = 10 nf Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 13.

14 1. Állítsa össze a kapcsolást az alábbi elemértékekkel! 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! 3. Mérje meg és ábrázolja az amplitúdó-karakterisztikát! djon az integrátor bemenetére 1 V eff értékű szinuszosan változó jelet a 20Hz...10kHz tartományban (célszerűen először a 20, 50, 100, 200, 500 Hz, 1, 2, 5, 10 khz frekvenciákon végezze el a mérést, majd ahol eltérést tapasztal az ideális integrátor karakterisztikájától, ott sűrítse a mérési pontokat)! Ábrázolja az amplitúdó-karakterisztikát! Jelölje be azt a tartományt, amelyben a kapcsolás integrátorként használható! karakterisztika alapján határozza meg az integrálási időállandót! kapcsolási rajz alapján számítással ellenőrizze a kapott érték helyességét! 4. Határozza meg a kapcsolás tranziens átvitelét! djon az integrátor bemenetére 1 V amplitúdójú négyszögjelet (ügyeljünk rá, hogy a lineáris középérték kb. 0V legyen), amelynek frekvenciája 130 Hz; 1.3 khz; 5 khz legyen! Rajzolja le és értelmezze a kimeneti jelalakokat! 5. Határozza meg a fáziseltérés mértékét! djon az integrátor bemenetére az integrálási időállandónak megfelelő frekvenciájú szinuszosan változó 1 V eff értékű jelet! Mérje meg oszcilloszkóppal a ki- és bemeneti jel közötti fáziseltérést! 3.7 Differenciátor C =12 k U be = 100 k C = l.5 nf 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Határozza meg az amplitúdó-karakterisztikát és a differenciálás időállandóját! djon a bemenetre 10 Hz 20 khz frekvencia-tartományban (10, 20,50, 100, 200, 500 Hz, 1, 2, 5, 10, 20 khz) 1 V eff értékű szinuszosan változó jelet! Mérje meg kimeneti jeleket! Ábrázolja az amplitúdókarakterisztikát! karakterisztika alapján határozza meg a differenciálás időállandóját! Ellenőrizze a mért érték helyességét számolással! 3. Határozza meg a kapcsolás tranziens átvitelét! djon a kapcsolás bemenetére 1V amplitúdójú 100 Hz, 1kHz, 10 khz frekvenciájú négyszög alakú jelet! Rajzolja le és értelmezze a kimeneti jelalakokat! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 14.

15 3.8 PI-alaptag u be R 3 C =8,2 k =12 k C=10 nf R 3 = 270 k Megjegyzés: z R 3 ellenállás nem része a PI-kapcsolásoknak, kizárólag méréstechnikai célból került beiktatásra. 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! 3. Határozza meg az amplitúdó-karakterisztikát! djon a bemenetre a 100Hz 20kHz tartományban 0.5 V eff értékű szinuszosan változó jelet! Mérje meg a kimeneti jeleket! Ábrázolja az amplitúdó-karakterisztikát! karakterisztika alapján határozza meg az arányos- és az integráló tartományt. 4. Határozza meg a tranziens átvitelt! djon a bemenetre 100 Hz, 1 és 10 khz frekvenciájú, 0.5 V amplitúdójú négyszög alakú jelet, amelynek egyen-komponense 0 V! Ábrázolja a jelalakokat és értelmezze azokat! 3.9 PD-alaptag R 3 R l = 12 k C = R 3 = 27 k u be R 4 = 12 k C = 10 nf 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Végezze el az ofszet-kiegyenlítést! 3. Határozza meg az átviteli karakterisztikát! djon a bemenetre az 50Hz..5 khz frekvencia tartományban 0,2 V eff értékű, szinuszosan változó jelet! Mérje meg a kimeneti feszültséget és ábrázolja az átviteli karakterisztikát! karakterisztika alapján határozza meg a P és a D tartomány határát! 4. Határozza meg a tranziens átvitelt! djon a bemenetre kb. 0,5 V amplitúdójú 100 Hz és 1 khz frekvenciájú négyszögjelet! Rajzolja le a kimeneti jelalakokat és magyarázza meg a jelalakok eltérésének okait! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 15.

16 3.10 Neminvertáló bemenetről vezérelt komparátor u be = 12 k = 100 k 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Határozza meg a komparátor transzfer karakterisztikáját! djon a komparátor bemenetére a V tartományban egyenfeszültséget 0,5 V-os lépésközönként! ( billenési pontok környékén növelje a mérési pontok számát!) Mérje a kimeneti feszültséget! Ábrázolja a komparátor transzfer karakterisztikáját és határozza meg a hiszterézis tartomány nagyságát! 3.11 Invertáló bemenetről vezérelt komparátor u be = 8,2 k = 100 k 1. Állítsa össze a kapcsolást az alábbi elemértékekkel 2. Határozza meg a komparátor transzfer karakterisztikáját! djon a komparátor bemenetére a V tartományban egyenfeszültséget 0,5 V-os lépésközönként! ( billenési pontok környékén növelje a mérési pontok számát!) Mérje a kimeneti feszültséget! Ábrázolja a komparátor transzfer karakterisztikáját és határozza meg a hiszterézis tartomány nagyságát! 3. Határozza meg a transzfer karakterisztikát oszcilloszkóppal! a) Iktasson be egy 10kΩ-os potenciométert (a szervizpanelen található) az és ellenállások közé! z ellenállás végét a földpont helyett csatlakoztassa a 5V feszültségű tápegység kimenetére (a szervizpanelen található)! djon a kapcsolás bemenetére 4 V amplitúdójú, kb. 500 Hz-es háromszög-alakú jelet. Csatlakoztassa a kimeneti jelet az oszcilloszkóp bemenetére, a bemeneti jelet a B bemenetre! b) z oszcilloszkóp X-Y üzemmódjában rajzoltassa ki a transzfer karakterisztikát! c) Határozza meg a billenési pontokat és a hiszterézis tartomány nagyságát az oszcilloszkóp segítségével! d) Mérje meg, hogy a 10kΩ-os potenciométer állításával a hiszterézis tartomány hogyan változik! e) Mérje meg, hogy a 5V-os tartományban állítva a feszültséget a referencia pont hogyan változik! Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 16.

17 3.12 stabil multivibrátor (MV) R 3 U ki =12 k =27 k R 3 =12 k u c C C=68 nf 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Oszcilloszkóp segítségével határozza meg az MV frekvenciáját! Vizsgálja meg a kondenzátor feszültségének (u c ) jelalakját! Ábrázolja a kimeneti feszültség és a kondenzátor feszültség jelalakját közös ábrában! Határozza meg a kitöltési tényezőt az oszcilloszkóp segítségével! u v 3.13 Monostabil multivibrátor (MMV) =1 k =8.2 k R R 3 1 =12 k C 1 = 33 nf C 2 = 100 nf C 1 R 3 D=1N4001 D C 2 u c 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Ábrázolja a kimeneti feszültség és a kondenzátor feszültség jelalakját közös ábrában! djon a bemenetre (u v ) kb. 2 V amplitúdójú, 1 khz frekvenciájú, négyszögjelet! Oszcilloszkóp segítségével vizsgálja a jelalakokat (u be,, u c )! 3. Határozza meg az MMV billenési idejét! Határozza meg azt a maximális vezérlési frekvenciát, amelynél a billenési idő még nem változik! 3.14 Földfüggő terhelésű áramgenerátor U a R 3 R 5 R 6 = =12 k R 3 =R 4 =27 k R 5 =R 6 =1 k U b R 4 m Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 17.

18 1. Állítsa össze a kapcsolást az alábbi elemértékekkel 2. Ábrázolja az átviteli karakterisztikát! Állítsa a potenciométert az R t = 0 Ω állásba! Kösse az "a" bemenetet a jelföldre! djon a "b" bemenetre a V tartományban 1 V-os lépésként egyenfeszültséget és mérje meg a kimeneti áramot! Határozza meg a konverziós tényezőt! di K du 3. Végezze el a 2. feladatot úgy, hogy a "b" bemenetet kösse földpotenciálra és az "a" bemenet felől vezérelje az áramgenerátort! Ábrázolja közös karakterisztikában a két mérés eredményeit! 3.15 Másodfokú aluláteresztő szűrő (többszörösen visszacsatolt szűrő) ki be U be R 3 C 1 C 2 R l = R 3 = 12 k = 27 k C 1 = C 2 = 1,5 nf 1. Állítsa össze a kapcsolást a fenti elemértékekkel! 2. Határozza meg a szűrő átviteli karakterisztikáját! djon a szűrő bemenetére 1 V eff értékű 20, 50, 100, 200, 500 Hz, l, 2, 5, 10 khz frekvenciájú szinuszosan változó jelet! Mérje a kimeneti jelet! mért értékek alapján ábrázolja a szűrő átviteli karakterisztikáját! Állapítsa meg a -3 db-es értékhez tartozó határfrekvenciát (levágási frekvenciát) méréssel és grafikusan is! -3 db-es határfrekvencia közelében további négy mérési pont felvételével pontosabban mérje ki az átviteli karakterisztikát! 3. z ellenállással kössön sorba egy 10 k-os potenciométert. potenciométer állításával figyelje meg, hogy hogyan változik a határfrekvencia Másodfokú felüláteresztő szűrő (többszörösen visszacsatolt szűrő) U be C 3 C 1 C 2 R l = 6,8 k = 27 k C l = C 3 = 100 nf C 2 = 10 nf 1. Állítsa össze a kapcsolást az alábbi elemértékekkel Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 18.

19 2. Határozza meg a szűrő átviteli karakterisztikáját! djon a szűrő bemenetére 1 V eff értékű 20, 50, 100, 200, 500 Hz, l, 2, 5 khz frekvenciájú szinusz alakú feszültséget! Mérje a kimeneti feszültséget! mért értékek alapján ábrázolja a szűrő átviteli karakterisztikáját! Állapítsa meg a -3 db-es értékhez tartozó határfrekvenciát méréssel és grafikusan is! -3 db-es határfrekvencia közelében további négy mérési pont felvételével pontosabban mérje ki az átviteli karakterisztikát! 3.17 Másodfokú sáváteresztő szűrő (többszörösen visszacsatolt szűrő) U be C 1 R 3 C 2 R l = 12 k = 1 k R 3 = 27 k C l = C 2 = 10 nf Mérési feladatok 1. Állítsa össze a kapcsolást az alábbi elemértékekkel 2. Határozza meg a szűrő átviteli karakterisztikáját! djon a sávszűrő bemenetére 1 V eff értékű 20, 50, 100, 200, 500 Hz, l, 2, 5, 10, 20 khz frekvenciájú szinuszosan változó jelet. Mérje a kimeneti feszültséget. Méréssel határozza meg azt a frekvenciát, amelynél legnagyobb a kimeneti feszültség. Ennek a feszültségnek az ismeretében határozza meg a -3 db-es alsó- és felső határfrekvenciát! két frekvenciaérték között további négy mérési pont felvételével pontosabban mérje ki az átviteli karakterisztikát! Ábrázolja az átviteli karakterisztikát! Határozza meg a sávszűrő jósági tényezőjét! 4. FELKÉSZÜLÉSHEZ JÁNLOTT IRODLOM Magyar nyelven: [1] Dr. Kovács Ernő: Elektronika előadás jegyzetek (Elektronika I, Elektronika II.) [2] Tietze-Schenk: nalóg és digitális áramkörök, Műszaki Könyvkiadó, Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 19.

20 5. TRTLOMJEGYZÉK MŰVELETI ERŐSÍTŐS KPCSOLÁSOK MÉRÉSE JELLEMZŐ PRMÉTEREK MEGHTÁROZÁSÁNK MÓDSZEREI Ofszet kiegyenlítés Kivezérelhetőség mérése Kivezérelhetőség mérése váltakozó áramú jellel Kivezérelhetőség mérése egyenáramú jellel Bemeneti ellenállás meghatározása méréssel Kimeneti ellenállás meghatározása méréssel Erősítés mérése mplitúdó-átviteli karakterisztika mérése MÉRŐHELYEK MÉRÉSI FELDTOK Invertáló erősítő kapcsolás Neminvertáló erősítő kapcsolás Egységnyi erősítésű erősítő (feszültségkövető) kapcsolás Invertáló bemenet felöl vezérelt összegző erősítő Kivonó erősítő Integrátor Differenciátor PI-alaptag PD-alaptag Neminvertáló bemenetről vezérelt komparátor Invertáló bemenetről vezérelt komparátor stabil multivibrátor (MV) Monostabil multivibrátor (MMV) Földfüggő terhelésű áramgenerátor Másodfokú aluláteresztő szűrő (többszörösen visszacsatolt szűrő) Másodfokú felüláteresztő szűrő (többszörösen visszacsatolt szűrő) Másodfokú sáváteresztő szűrő (többszörösen visszacsatolt szűrő) FELKÉSZÜLÉSHEZ JÁNLOTT IRODLOM Dr. Kovács Ernő: Műveleti erősítők mérése (2012.) 20.