E II. 6. mérés Műveleti erősítők alkalmazása A mérés célja: Példák a műveleti erősítők lineáris üzemben történő felhasználására, az előadásokon elhangzottak alkalmazása a gyakorlatban. A mérésre való felkészülés során tanulmányozza át az alábbi jegyzeteket: El. ák. II/A 138-165, 182-186, 191-200, 213, 226-231. old. Példatár I.; 6.18-6.27, 6.36 6.40, 6.73 6.75, 6.77 6.82, 6.84 6.88, 3.3.63, 3.3.66 3.3.69 Alkatrészjegyzék: Félvezetők műv. er. 1 db LM 741 műv. e 1 db BC 238 1 db LM 385 2.5 1 db L 53 P 3 C (fototanzisztor) 1 db ZPD 6.2 1 db BF 244 1 db BC 301 1 db BC 303 1 db Ellenállások 30 Ω 12 W 1 db 47 Ω 1 db 180 Ω 2 db 1 kω, 3 kω, 10 kω, 100 kω, 1 MΩ 2 db Kondenzátorok 10 nf, 1uF, 10 uf 47 nf kerámia 1 db 2 db M.6. Áramgenerátorok és áramtávadó mérése
Házi feladat: 1. Számítsa ki a 6.1.a. ábrán látható DC áramgenerátor forrásáramát és számítsa ki R tmax értékét. 2. Rajzolja be a megfelelő tápfeszültségeket a levegőben lógó pontokra a 6.2.a. ábrán. Számítsa ki a preciziós tranzisztoros DC áramgenerátor forrásáramát, rajzoljon feszültségtérképet, és, számítsa ki R tmax értékét. Az áramkör működéséhez elegendő e az egyoldalas tápellátás? 3. Tetszés szerinti forrásból szerezze meg a T 1 tranzisztor adatlapját és annak segítségével számítással ellenőrizze hogy a 6.1.b. ábra áramköre elviseli e az R t = 0 Ω os terhelést. 6.1. Lebegő terhelésű áramgenerátor vizsgálata Építse meg az alábbi 6.1.a. ábrán látható kapcsolást. 3 k 24 V ZPD 6.2 R t 10 k 6.1.a. ábra
Mérési feladatok: Mérje meg és jegyzőkönyvben rögzítse U ninv, U inv, U kiic feszültségeket, I ki áramokat, három különböző terhelő ellenállás esetén. ( A legnagyobb terhelő ellenállás értéke legyen kisebb a H.f.-ben kiszámolt értéknél). Három tizedesig mérjen! U ninv U inv U kiic I ki R t1 R t2 R t3 Mérje ki R tmax értékét. 6.2. Precíziós tranzisztoros áramgenerátor vizsgálata. Építse meg az alábbi 6.2.a. ábrán látható kapcsolást. (Határozza meg hogy sink vagy source típusú áramgenerátorról van e szó). 30 V 3 k R t I ki ZPD 6.2 1 k 6.2.a ábra Mérési feladatok:
Mérje meg a DC feszültség térképet Mérje a kimenő áramot három különböző terhelő ellenállás esetén. Az egyes R t hez tartozó U rt t is mérje! (Legalább három tizedes pontosan mérjen). Ügyeljen arra hogy a legnagyobb R t is kisebb legyen mint amit a HF.-ben meghatározott! A mért adatok alapján számítsa ki a generátor kimeneti ellenállását. Mérje I ki változását U t függvényében. (Célszerű R t t válasszon, 20V< U t <30V) 6.3. Precíziós áramtávadó vizsgálata. Az építse meg az alábbi 6.3.a. ábrán látható áramgenerátort, amely negatív polaritású DC feszültséggel szabályozható. 100 BF 244 BC 301 Uvez<0 10 k R t I ki 6.3.a ábra -30 V Mérési feladatok:
Legyen U vez = -6 V. Mérje meg a generátor forrásáramát, (A jegyzőkönyvben adjon magyarázatot arra hogy miért éppen annyi amennyit mért). A rendelkezésére álló változtatható ellenállás segítségével határozza meg R tmax értékét. Három különböző R t mellett mérje a kimenő áramot és U Rt t (három tizedes pontosan). A mért adatok alapján adja meg a kimeneti ellenállás értékét. U Rt I ki R t1 R t2 R t3 6.4. Feszültség referencia áramkörök. (Csak néhányszor 10 ma-ig terhelhetők). Házi feladat: Tanulmányozza a 6.4.a,b,c ábrákon látható elvi rajzokat. Magyarázza meg a működési elvüket, határozza meg U ki értékét. 3k 30 V 10 k R2 U ki ZPD 6.2 R1 10k 6.4.a ábra
A következő 6.4.b. ábra U ki előjele változtatható amennyiben -5<U G <0 között változik. Mérési feladat: Építse meg az alábbi kapcsolást, mérje meg a kimenő feszültséget U G =0 ill. -5 V esetén. 3k 100k + 15 100k 47 k U ki - 15 ZPD 6.2 BF 244 U G 6.4.b ábra
Az alábbi referncia áramkör pozitív és negatív visszacsatolást is tartalmaz. ZPD 6.2 18 V 10 k R2 3k R1 10k U ki 6.4.c. ábra 6.5. Referencia diódák és alkalmazási példák. 6.5.1. A napi gyakorlatban előfordul hogy kis feszültséget kell igen nagy pontossággal és nagy hőmérsékleti stabilitással kell előállítani. Ezt a célt szolgálják a band gap típusú referencia diódák, amelyek valójában integrált áramkörök, de többnyire csak zener diódaként vannak ábrázolva. Fontos megjegyezni hogy ezeket a referencia diódákat igen kicsi munkaponti áramokkal vesszük igénybe Így is törekedvén a minél kisebb disszipálandó teljesítményre (I mp =n*10 ua). Következésképpen nem terhelhetők!!!
Mérési feladat: Az alábbi 6.5.1. ábra szerint állítsa munkapontba a rendelkezésére álló referencia diódát és mérje meg U kiref értékét, miközben U t 9 és 12 V között változik. A lehető legpontosabban mérjen! 100 k Ut (V) U kiref (mv) MAX 8069 6.5.1. ábra. Ut (V) 9 10 11 12 U kiref (mv) 6.5.2. Referencia dióda felhasználásával nagy pontosságú és stabilitású áramgenerátor építhető, amennyiben azt egy műveleti erősítő visszacsatoló ágába helyezzük el.
Mérési feladat: Építse meg a 6.5.2. ábrán látható Howland áramgenerátort. R1 et válassza meg úgy hogy a generátor árama 2 ma közelében legyen. (Azért csak a közelében mert a rendelkezésre álló ellenállások szórása 2-5 %). Hasonlítsa össze a generátor áram mért és számított értékét. Határozza meg R tmax értékét MAX 8069 LF359 30 V 100 k R1 Iki = Uref / R1 20 k R t I ki 6.5.2. ábra.
M.7. Teljesítményerősítő mérése Mérési feladat: Építse meg az alábbi 7.1. ábrán látható kisteljesítményű erősítőt, ahol a BC 301 és BC 303 komplementer tranzisztorokból álló végfokozatot a műveleti erősítő tápáramai vezérlik. Fontos: A két tranzisztorra helyezzen hűtöcsillagot. A két tranzisztor tokja és a hűtőcsillag sem érhet össze! ( Rövidre zárná a tápot ). 1. Vezérelje az erősítőt akkora 1kHz-es szinusz jellel, hogy a kimenő jel ne legyen torz. 2. Mérje és rajzolja le a műv. er. + és tápvezetékébe kötött 180 Ω-os ellenálásokon ébredő feszültségek időfüggvényét. (Szkóp Ch. I. és Ch. II.) 3. Határozza meg U kipp értékét. + 15 V 3 k 10k 180 BC 303 1k U be 10 n U ki 47 BC 301 Rt=30 180-15 V 7.1. ábra