Elektroni čke komponente

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

Elektroničke komponente

Upute za laboratorijske vježbe Student:____________________________________ Matični broj:______________

Pripremili:

Dr. sc. Mirko Dozet dipl. inž. Boris Budiša lab. Trpimir Alajbeg, st.spec. ing.el. Željko Stojanović, dipl. inž.

Šk. god. 2012/2013.

Elektroničke komponente – Upute za laboratorijske vježbe

2

SADRŽAJ

Sadržaj ...........................................................................................................................................2

Važne napomene ...........................................................................................................................3

Vježba 1: U-I karakteristika poluvodičke diode i ispravljač .........................................................4

Vježba 2: U-I karakteristika Zenerove diode i stabilizacija napona .............................................9

Vježba 3: Izlazne karakteristike tranzistora ................................................................................12

Vježba 4: Pojačalo s tranzistorom u spoju sa zajedničkim emiterom.........................................15

Vježba 5: Izlazne karakteristike JFET-a .....................................................................................18

Vježba 6: Osnovni sklopovi s operacijskim pojačalom ..............................................................22

Prilog: Označavanje otpornika bojama .......................................................................................25


3

Važne napomene

• Student mora doći na laboratorijsku vježbu u točno određeno vrijeme s ovim Uputama. Student može pristupiti vježbi samo ako ima riješen zadatak koji se nalazi na kraju svake vježbe. Potrebno je pročitati i gradivo s predavanja i iz literature o temi koju obrađuje pojedina laboratorijska vježba.

• Na vježbe je potrebno ponijeti pribor za pisanje, crtanje i računanje. Dijagrami i karakteristike su sastavni

dio izvršene laboratorijske vježbe.

• Nakon što je izvršeno spajanje sklopa na vježbi potrebno je pozvati asistenta ili laboranta da pregleda spoj. Tek nakon toga priključiti napajanje sklopa. Obratiti pažnju na mjerna područja instrumenata da ne bi došlo do njihovih otkazivanja.

• Drugi potpis student može dobiti tek nakon uspješno izvršenih svih laboratorijskih vježbi što potvrđuje

nastavnik ili asistent svojim potpisom u indeks.

Autori


4

Vježba 1

U-I karakteristika poluvodičke diode i ispravljač UVOD: Poluvodička dioda je elektronička komponenta s dvije elektrode koje se nazivaju katoda i anoda. Dioda je propusno polarizirana kada je potencijal anode viši od potencijala katode. Simbol za diodu prikazan je u shemi na slikama 1.1 i 1.2. Na diodi se obično označava katoda - s točkom ili crticom. Diode se proizvode za razne snage, struje i napone te za različite svrhe (ispravljačke diode, NF i VF diode, LED diode itd.). U vježbi se mjeri U-I karakteristika poluvodičke diode 1N 4148. Podaci iz kataloga za ovu diodu su:

TIP UBR IFAV UF pri 10 mA IR pri 20 V C

1N 4148 100 V 150 mA 1,0 V 25 nA 4 pF

UBR - Breakdown voltage Probojni napon IFAV - Mean forward current Srednja vrijednost struje vođenja UF - Forward voltage Napon na diodi pri propusnoj polarizaciji IR - Reverse current Struja diode u zapornom smjeru C - Capacitance Kapacitivnost diode

A

V

R

D

A

V

R

D

+

Lab.

izvor

0-30 V

+

Lab.

izvor

0-30 V

MJERENJE 1.1 Propusno polarizirana dioda - Spojiti shemu za mjerenje prema slici 1.1. - Otpor R služi za ograničenje struje, štiti diodu od uništenja. - Struja koja teče kroz voltmetar zanemarivo je mala u odnosu na struju kroz propusno polariziranu diodu. Prema

tome, ampermetar pokazuje struju diode, a voltmetar napon na diodi. - Prije uključenja laboratorijskog izvora uvjeriti se da je potenciometar za regulaciju napona u krajnjem lijevom

položaju (min, 0V). - Uključiti izvor napajanja (prekidač se nalazi na stražnjoj strani) te podešavati napon sa grubom (“coarse”) i

finom (“fine”) regulacijom. - Za napone do U = 0.4 V podešavati iznos napona a očitavati struju. Za napone veće od 0.4V podešavati točan

iznos struje a očitavati napon. Rezultate unijeti u tablicu 1.1

U, V 0.1 0.2 0.3 0.4

I, mA 1 3 5 10 20 30 50

Tablica 1.1 - Očitati vrijednost napona na diodi UF ako je struja kroz diodu IF = 10 mA i usporediti ga s kataloškim podatkom

Kataloški: ......................... Mjereno: ...........................

Sl. 1.1. Spoj za mjerenje U-I karakteristike propusno polarizirane diode.

Sl. 1.2. Spoj za mjerenje U-I karakteristike nepropusno polarizirane diode.


5

- Nacrtati U-I karakteristiku i odrediti statički otpor Rst i dinamički otpor Rdin za struje I = 3 mA, 10 mA i 30 mA. Rezultate upisati u tablicu 1.2.

RU

Ist = R

U

Idin =

∆

∆

Prostor za računanje statičkog i dinamičkog otpora:

I 3 mA 10 mA 30 mA

Rst

Rdin

Tablica 1.2

0510 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

I(mA)

U(V)

U-I karakteristika diode


6

1.2 Nepropusno polarizirana dioda - Spojiti shemu za mjerenje prema slici 1.2 - Priključiti laboratorijski izvor napajanja. Budući da je otpor diode mnogo veći od otpora ampermetra napon koji pokazuje voltmetar praktički je jednak

naponu na diodi.

Zašto se u ovom slučaju ne može za mjerenje koristiti shema na slici 1.1? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ - Povećavati napon na diodi i mjeriti struju kroz diodu a rezultate unijeti u tablicu 1.3

U, V 1 3 5 7 10 12 15

I, mA

Tablica 1.3

- Kao što se vidi, inverzna struja ima vrlo malen iznos što otežava mjerenje s raspoloživim instrumentima. - Nacrtati U-I karakteristiku na istom dijagramu kao i iz 1. pokusa. U ovom slučaju karakteristika se crta u trećem

kvadrantu. 1.3 Punovalni ispravljač Shema ispravljača korištenog u ovoj vježbi prikazana je na slici 1.3. Obratiti pozornost na položaj prekidača P1 i P2. Oni su zatvoreni kada su u položaju “1” na maketi sklopa.

220 V

12 V

12 V

V

K.O.C1 C2

RT

Y2

D1

D2

P1P2 Y1

Sl 1.3 Punovalni ispravljač

Mjerenje: - Upoznati se sa shemom i pripadajućom maketom. - Očitati vrijednost otpora RT primjenom tablice na posljednjoj stranici ovih uputa, tip dioda i vrijednosti

kapaciteta C1 i C2.

RT = ............... Diode: ............... C1 = ............... C2 = ...............

OPREZ! NAPON 220 V


7

- Provest će se mjerenje kada su kao trošilo priključeni: a) Samo otpornik RT

b) Otpornik RT i paralelno C1

c) Otpornik RT i paralelno C1 i C2 - Izračunati vremenske konstante τ1 i τ12 za slučajeve b) i c).

τ1 = _____________ τ12 = _____________ - Na osciloskopu s dvije zrake uz podešenu DC vezu promotriti valni oblik ulaznog i izlaznog napona ispravljača

za navedene slučajeve. - Ulaz Y1 osciloskopa priključiti na sekundar transformatora, a ulaz Y2 na otpor RT. Masa je zajednička. - S osciloskopa očitati maksimalnu vrijednost napona na trošilu. - Skicirati dijagrame napona sekundara i napona trošila (očitati naponsko i vremensko mjerilo).

us, uT uz trošilo RT us, uT uz trošilo C1 i RT te C1, C2 i RT

- Voltmetrom izmjeriti srednju vrijednost izlaznog napona. Kada se mjeri napon samo na otporu rezultat

provjeriti primjenom relacije:

==π

msr

UU

2

- Izmjerene podatke upisati u tablicu 1.4.

Usr,V Um,V

RT

RT, C1

RT, C1 i C2

tablica 1.4 - Povećanjem osjetljivosti na osciloskopu procijeniti iznos Uvm, te izračunati faktor valovitosti r primjenom

priložene relacije, a podatke upisati u tablicu 1.5.

3sr

vm

sr

v

U

U

U

Ur ==

Uvm, V r

RT, C1

RT, C1 i C2

tablica 1.5

Volt/div=

Time/div=

Volt/div=

Time/div=


8

Zadaci za pripremu: 1. U-I karakteristika nelinearnog elementa je I = 3·10−3

·U3/2

. Odredite analitički izraz za računanje iznosa statičkog otpora Rst i dinamičkog otpora Rdin. Koliko oni iznose pri naponu U = 4 V?

2. Dioda karakteristike I = IS[exp(U/mUT) - 1) i otpornik R = 1 kΩ priključeni su serijski na izvor istosmjernog

napona E = 9 V. Izračunajte napon i struju diode te njen statički i dinamički otpor, ako su parametri diode IS = 12 nA, UT = 26 mV, m = 1,7.

3. Za punovalni ispravljač u Graetzovom spoju poznato je: Up = 220 V, Usm = 20 V, f = 50 Hz, R = 10 kΩ,

C = 50 µF. Odredite srednju vrijednost napona Usr, faktor valovitosti r (prema izrazu upotrebljenom u laboratorijskoj vježbi), omjer transformacije transformatora n. Također nacrtajte shemu ispravljača i grafički prikažite izlazni napon. Koliki je maksimalni inverzni napon na diodama?


9

Vježba 2. U-I karakteristika Zenerove diode i stabilizacija napona

UVOD: Zenerova dioda koristi se u području probojnih napona. Služi kao izvor referentnog napona. Koristi se u stabilizatorima. Proizvodi se za razne napone, struje i snage. Poželjno je da dioda ima što manji dinamički otpor u području probojnog napona. MJERENJE 2.1 Snimanje U-I karakteristike Zenerove diode - Očitati tip diode.

DIODA TIP: _____________________

- Spojiti shemu prema slici 2.1. - Otpor R služi za ograničenje struje kroz diodu. - Prije uključenja laboratorijskog izvora uvjeriti se da

je potenciometar za regulaciju napona u krajnjem lijevom položaju (min, 0V).

- Uključiti izvor napajanja (prekidač se nalazi na stražnjoj strani) te podešavati napon sa grubom (“coarse”) i finom (“fine”) regulacijom.

- Za napone do U = 5,5 V podešavati iznos napona i očitavati struju. Zatim podešavati iznos struje, a očitavati napon.

- Što točnije odrediti napon koljena karakteristike. - Rezultate mjerenja unijeti u tablicu 2.1

U, V 0 1 2 3 4 5,5

I, mA 2 5 10 30 40 50 60

tablica 2.1

- Nacrtati U-I karakteristiku te odrediti statički i dinamički otpor za struje: I = 5 mA, 30 mA i 50 mA.

1 2 3 4 5 6 7 8

10

20

30

40

50

I(mA)

U(V)0

U-I karakteristika Zener diode

R

ZD

Lab. izvor

0-30 V

+

-

V

A

Slika 2.1. Shema za snimanje U-I karakteristike


10

( )( )

..........5

51 ===

mAI

mAURst

..........2 ==stR

..........3 ==stR

( ) ( )( ) ( )

..........210

2101 ==

−

−=

mAImAI

mAUmAURdin

..........2 ===dinR

..........3 ===dinR

2.2 Stabilizator napona sa Zenerovom diodom

Sl. 2.2. Stabilizator napona sa Zenerovom diodom - Očitati vrijednosti otpora RS, RT i tip Zenerove diode.

RS = __________ RT = ___________ dioda:___________

- Spojiti shemu prema slici 2.2. - Priljučiti laboratorijski izvor kao u prethodnom pokusu. - Potenciometrom povećavati ulazni napon, Uul, koji se mjeri voltmetrom V1. Voltmetar V2 mjeri napon na

trošilu, UT. - Rezultate mjerenja unijeti u tablicu 2.2.

Uul, V 1 3 5 6 7 8 8,5 9 9,5 10 12

UT, V

Tablica 2.2

- Nacrtati ovisnost napona UT o naponu Uul.

ZD

R RS

V1RT V2

+Lab.

izvor

0-30 V Uul

UT


11

U (V)ul

U (V)T

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1

2

3

4

5

6

7

0

Ovisnost napona U o naponu UT ul

12 13

- S pomoću podataka iz tablice odredite faktor stabilizacije FS pri naponu Uul = 9 V.

............===∆

∆=

ul

T

SU

UF

Zadatak za pripremu: Za stabilizator sa Zenerovom diodom nacrtajte shemu te odredite iznos otpora Rs, snagu koju on mora izdržati Ps i snagu diode PZ ako je zadano: Uul = 12 ± 3 V, UZ = 6.2 V, IZmin = 5 mA, RT = 500 Ω.


12

Vježba 3.

Izlazne karakteristike tranzistora UVOD: Tranzistor je aktivni poluvodički element koji se sastoji od tri sloja poluvodiča pa prema tome može biti PNP i NPN tip. Elektrode se zovu emiter, baza i kolektor. Osnovno svojstvo tranzistora je pojačanje signala. Primjenjuje se u spojevima sa zajedničkim emiterom (ZE), zajedničkom bazom (ZB) i zajedničkim kolektorom (ZC). Najčešće se primjenjuje spoj ZE. Za primjenu potrebno je poznavati karakteristike tranzistora, a najvažnija je izlazna karakteristika. Za analizu u režimu malog signala tranzistor se često prikazuje nadomjesnom shemom kao četveropol i to najčešće s h-parametrima. Nadomjesna shema prikazana je na slici 3.1 u1 = hii1 + hru2 i2 = hfi1 + hou2

Ovisno o tome u kojem je spoju, gornjim h-parametrima dodaje se još i slovo e, b ili c. Parametri tranzistora ovise o radnoj točki i temperaturi, a izneseni su u katalozima proizvođača. U ovoj vježbi snima se izlazna karakteristika tranzistora u spoju ZE. MJERENJE 3.1 Snimanje izlaznih karakteristika tranzistora u spoju sa zajedničkim emiterom Na slici 3.2 je prikazana shema za snimanje izlaznih karakteristika tranzistora uz struju IB kao parametar.

+5 V

V UCE

IC

IB

A2

A1

+Lab.

izvor

0-30 V

0

R

P

Slika 3.2 Shema za snimanje izlaznih karakteristika tranzistora

Nakon što je izvršeno spajanje pozvati laboranta ili asistenta da pregleda spoj .

Sl. 3.1. Nadomjesna shema tranzistora s h – parametrima.

+ ++

i1

i2

hi

h ur 2 h if 11/h

o u2

u1


13

Otpor R služi za zaštitu tranzistora od prevelike struje baze, a potenciomear P za podešavanje željenog iznosa struje baze. Postupak pri snimanju je slijedeći:

1- potenciometrom P podesiti iznos struje baze IB1 = 10 µA

2- potenciometrima laboratorijskog izvora za grubu (‘coarse’) i finu (‘fine’) regulaciju mijenjati napon UCE

od 1 V do 15 V i očitavati iznos struje IC. Rezultate upisati u tablicu 3.1. 3- ponoviti korake 1. i 2. sa iznosima struje baze IB2 = 20 µA i IB3 = 30 µA. 4- odspojiti jedan kraj ampermetra A1 (tako da je IB = 0) i izvršiti mjerenje prema postupku opisanom u točki 2. IB1 = 10 µA UCE, V 1 2 3 5 8 10 12 15

IC, mA

IB2 = 20 µA UCE, V 1 2 3 5 8 10 12 15

IC, mA

IB3 = 30 µA UCE, V 1 2 3 5 8 10 12 15

IC, mA

IB = 0 µA UCE, V 1 2 3 5 8 10 12 15

IC, mA

Tablica 3.1

- Na osnovi rezultata u tablici 3.1 nacrtati familiju izlaznih karakteristika


14

- Iz snimljenih karakteristika odrediti dinamički izlazni otpor i faktor strujnog pojačanja pri naponu UCE = 10 V i

struji baze IB = 20 µA.

............===∆

∆=

C

CE

ceI

Ur

............===∆

∆=

B

C

I

Iβ

Zadatak za pripremu: Grafičkim putem odredite napon i struju nelinearnog elementa kome je zavisnost struje o naponu dana relacijom I = 0,002U

2/3 ako je E = 12 V i R = 1 kΩ. Nacrtajte U-I karakteristiku nelinearnog elementa na milimetarskom papiru u mjerilu. U radnoj točki odredite statički i dinamički otpor nelinearnog elementa također grafičkim putem.

Napomena: Izlazna karakteristika dobivena na ovoj vježbi koristi se u vježbi 4.


15

Vježba 4.

Pojačalo s tranzistorom u spoju sa zajedničkim emiterom UVOD: U uređajima s tranzistorima redovito se koristi samo jedan izvor napajanja. Prema tome, statička radna točka mora se podesiti samo s njim i otporima. Jedan od načina za podešavanje radne točke je visokoomski djelitelj baze prikazan na slici 4.1.

Na ovoj vježbi pokazuje se efekt naponskog pojačanja primjenom sheme na slici 4.1. Očitati vrijednost otpora RB i RC s makete. U izlaznim karakteristikama koje su snimljene na vježbi 3. ucrtati statički radni pravac primjenom jednadžbe:

IC = − U

R

CE

C

+ U

R

CC

C

= UCC = 15 V (na stolu)

Odrediti radnu točku Q koja leži na radnom pravcu za struju baze:

I BQ = U U

R

CC BEQ

B

−= ............= UBEQ = 0.7 V

Interpolirati izlaznu karakteristiku za izračunatu struju baze IBQ ako ona nije jedna od mjerenih. Iz izlaznih karakteristika očitati vrijednosti napona UCEQ i struje ICQ u radnoj točki i unijeti u tablicu 4.1. (izračunato).

MJERENJE 4.1 Mjerenje struja i napona u radnoj točki Q Najprije izvršiti mjerenje napona UBEQ i UCEQ te struja IBQ i ICQ spajanjem univerzalnog instrumenta u krug baze i kolektora prema slici 4.2. Za mjerenje se koristi samo jedan instrument (obratiti pažnju na mjerna područja instrumenta). Kada se mjeri IBQ kratko spojiti priključnice kod vodiča za ICQ i obratno.

Sl. 4.1 Pojačalo s tranzistorom u spoju ZE i visokoomskim djeliteljem baze RB = _______________ RC = _______________

Sl. 4.2 Shema spoja za mjerenje struja i napona u statičkim uvjetima rada

+

+

RB

RC

+UCC

u =uiz CE

IC

IB

IEuul

Cv

A1 A2

RB RC

V1

V2

+ UCC

CV

Tranzistor: ___________


16

Izmjerene i izračunate vrijednosti za napone i struje unijeti u tablicu 4.1

UCEQ UBEQ IBQ ICQ

Izračunato

Izmjereno

Tablica 4.1 4.2 Efekt pojačanja s tranzistorom u spoju sa zajedničkim emiterom - Na ulaz pojačala priključiti sinusni signal frekvencije f = 1 kHz iz generatora funkcija GF prema sl.4.3.

GF

RB RC

Cv

+ UCC

K.O.

0

Y2 Y1

Rg

Uul Uiz

- Jednu sondu, Y1 , osciloskopa priključiti na ulaz pojačala a drugu, Y2 , na kolektor tranzistora (slika 4.3.). - Ulazni sinusni napon namjestiti na Uulm = 20 mV. - Odrediti iznos naponskog pojačanja očitavanjem amplituda izlaznog i ulaznog napona na osciloskopu.

AV = U

U

izm

ulm

- Kakav je fazni odnos ulaznog i izlaznog napona (jesu li naponi u fazi ili u protufazi)? ................................................................................................................................................................................................. - Mjerenje pojačanja ponoviti na frekvencijama prema tablici, a rezultate unijeti u tablicu 4.2

f 1 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz 50 kHz 100 kHz

AV

Tablica 4.2

- Na f = 1 kHz povećavati amplitudu ulaznog napona sve dok jedna od poluperioda izlaznog napona ne postane

izobličena (odrezana). Na osnovu položaja radne točke utvrditi koja od poluperioda izlaznog napona postaje prva izobličena.

Prvo se izobličava.................................................................................................................................................................... Zašto? ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Slika 4.3 Shema spoja za promatranje ulaznog i izlaznog napona


17

- Na osciloskopu očitati iznos amplitude ulaznog napona pri kojemu dolazi do izobličenja izlaznog napona. To je

ujedno maksimalni ulazni signal koji se može priključiti na ulaz pojačala. Uulmm = ............

- U izlaznim karakteristikama ucrtajte dinamički radni pravac u radnoj točki Q za slučaj kada bi preko veznog kondenzatora dovoljno velikog iznosa bio spojen otpor RT = RC. Koliki je maksimalni hod izlaznog napona u ovom slučaju?

........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Zadatak za pripremu: Odredite jednadžbu statičkog radnog pravca, radnu točku Q, jednadžbu dinamičkog radnog pravca te maksimalni hod neizobličenog izlaznog napona. Zadano je: UCC = 15 V, UBEQ = 0,7 V, β = 200, UCEzas = 0, RB = 390 kΩ, RC = 1 kΩ, RT =1 kΩ. Rješenje za maksimalni hod prikažite i grafički.

Sl. 4.4 Shema pojačala iz zadatka za pripremu.

RCRB

uul

+UCC

CV

CV

uiz

RT

V


18

Vježba 5.

Izlazne karakteristike JFET-a UVOD: Izlazne karakteristike snimaju se točku po točku uz pomoć istosmjernih napona napajanja. Tranzistori s efektom polja imaju vrlo velik ulazni otpor. Nadomjesna shema sadrži naponom upravljan strujni izvor. Naponsko pojačanje je manje nego kod bipolarnih tranzistora. MJERENJE 1: Snimanje izlazne karakteristike JFET-a - Spojiti shemu prema slici 5.1

Sl. 5.1: Shema za snimanje izlaznih karakteristika JFET-a

a) Spojiti elektrodu G na “0” (tada je UGS = 0 V), potenciometrima laboratorijskog izvora mijenjati napon UDS od 0 do 15 V i mjeriti struju ID. Rezultate unijeti u tablicu 5.1 te nacrtati krivulju.

b) Potenciometrom P podesiti napon UGS: • za tranzistor BF 245 A: UGS = −0,5 V, −1 V i −1,5 V te kao u prethodnom slučaju mijenjati napon

UDS i mjeriti struju ID.

• za tranzistor BF 245 C: UGS = −1,5V, −3,5 V i −5 V te kao u prethodnom slučaju mijenjati napon UDS i mjeriti struju ID

c) Rezultate unijeti u tablicu 5.1. te nacrtati krivulju.

UDS, V 1 2 3 5 8 10 12 15 UGS = 0 V

ID, mA

UDS, V 1 2 3 5 8 10 12 15 UGS = V

ID, mA

UDS, V 1 2 3 5 8 10 12 15 UGS = V

ID, mA

UDS, V 1 2 3 5 8 10 12 15 UGS = V

ID, mA

Tablica 5.1

Napomena: Napon UGS podešava se pomoću potenciometra i napona −15 V na pultu. Nule sa stola i laboratorijskog izvora trebaju biti spojene kao što je prikazano na shemi.

V1

V2

A

P

-15 V

0

GD

S

ID

UGS

UDS

+Lab.

izvor

0-30 V

IS

R

0

- Očitati tip tranzistora:__________


19

- Iz karakteristika odrediti izlazni otpor rds i strminu gm kod napona UDS = 8 V i UGS = −0,5 V za tranzistor BF245 A,

a kod napona UDS = 8 V i UGS = −1,5 V za tranzistor BF 245 C.

............===∆

∆=

D

DS

dsI

Ur

............===∆

∆=

GS

D

mU

Ig

- Iz snimljenih karakteristika procijenite iznos struje IDSS i napona UP.

IDSS = ............

UP = ..............


20

Zadatak za pripremu: Za pojačalo sa slike 5.2 izračunajte statičku radnu točku. Zadano je: UDD = 24 V, RG = 1,5 MΩ, RD = 12 kΩ, RS = 3,6 kΩ, UGSO = −5 V, IDSS = 5 mA.

RG

CV

RD

+UDD

V

RS

uiz

CV

uul



21

Vježba 6.

Osnovni sklopovi s operacijskim pojačalom UVOD: Operacijsko pojačalo koristi se kao element za izvedbu invertirajućeg i neinvertirajućeg pojačala. U ovoj vježbi određuje se pojačanje pojačala izvedenog s operacijskoim pojačalom. Na donjim slikama 6.1 i 6.2, prikazane su mogućnosti izvedbe operacijskog pojačala te raspored priključaka. MJERENJE 6.1 Invertirajuće pojačalo - Upoznati se s maketom pojačala. Očitati vrijednosti otpora i kapaciteta, te upoznati raspored kontakata na kućištu

operacijskog pojačala.

Sl. 6.3 Invertirajuće pojačalo i derivator - Spojiti “0” na “0”, a zatim priključak “3” s makete na “0” na laboratorijskom stolu. - Oprezno priključiti izvor napajanja na stolu od "+15 V" i "−15 V", generator funkcija i osciloskop (slika 6.3). - Kratkospojnik P1 je zatvoren (u položaju ‘1’) a P2 i P3 su otvoreni (u položaju ‘0’).

R1 = .................. R2 = .................. Rf = .................. C = ...................

Sl. 6.1 Raspored kontakata operacijskog pojačala u kućištu “Dual in Line”

Sl. 6.2 Raspored kontakata operacijskog pojačala u kućištu “Metal can”


22

- Na generatoru funkcija podesiti amplitudu ulaznog napona sinusnog valnog oblika pri frekvenciji 5 kHz na iznos Uulm = 0.1 V.

- Očitati na osciloskopu amplitudu ulaznog i izlaznog napona te njihov fazni odnos. ................................................................................................................................................................................................. - Izračunati pojačanje invertirajućeg pojačala:

ulm

izm

VmjU

UA −=

- te primjenom relacija:

......1

1 =−=R

RA

f

V ......2

2 =−=R

RA

f

V ......12

12 =−=R

RA

f

V ........21

2112 =

+

⋅=

RR

RRR

uključen R1 uključen R2 uključeni R1 i R2

AV izmjereno

AV izračunato

Tablica 6.1

- Usporediti dobivene iznose. - Ponoviti mjerenje sa zatvorenim prekidačem P2 (u položaju 1), a P1 je otvoren. - Odrediti iznos pojačanja kao i u prethodnom slučaju. - Ponoviti prethodni postupak kada su oba prekidača zatvorena. - Rezultate unijeti u tablicu 6.1 - Kolika je najveća amplituda ulaznog napona u trećem slučaju (R12), a da amplituda izlaznog još nije izobličena?

Uulmm = ............ Uizmm = ............ 6.2 Derivator - Prekidače P1 i P2 otvoriti a zatvoriti P3. Na taj način dobiva se sklop koji na izlazu daje signal proporcionalan

derivaciji ulaznog napona. - Na ulazu podesiti amplitudu sinusnog napona Uulmm = 0,1 V i frekvenciju f = 10 kHz (koristiti se očitanjem na

osciloskopu i generatoru funkcija). - Na drugom kanalu osciloskopa promatrati valni oblik izlaznog napona. Očitati iznos amplitude Uizm i fazni pomak ϕ

u odnosu na ulazni napon.

Uizm = ............ ϕ = .......... - Rezultat provjeriti i računski na slijedeći način:

uul = 0,1 sin 2π10000t V

uiz = −RfC duul/dt = −RfCωUulm cos ωt V

Uizm = RfCωUulm = ......................................... ϕ = −π/2


23

6.3 Neinvertirajuće pojačalo

K.O.

4 -15 V

7 +15 V2

3

6

0

-

+

R1P1

P2

Rf

R2

Y Y2 1

A

Sl. 6.4 Neinvertirajuće pojačalo

- Odspojiti maketu s generatora funkcija, osciloskopa i napajanja te oprezno načiniti spoj prema slici 6.4. Prekidač P1 je zatvoren (položaj ‘1’), a P2 i P3 otvoreni (položaj ‘0’).

- Na generatoru funkcija podesiti amplitudu ulaznog napona pri frekvenciji 5 kHz na iznos Uulm = 0.1 V. - Očitati na osciloskopu amplitudu izlaznog napona te njezin fazni odnos prema ulaznom naponu.

Uizm = ............ ϕ = .......... - Izračunati pojačanje neinvertirajućeg pojačala:

ulm

izmVmj

U

UA =

te primjenom relacija:

......11

1 =+=R

RA

f

V ......12

2 =+=R

RA

f

V ......112

12 =+=R

RA

f

V

R1 R2 R12

AV izmjereno

AV izračunato

Tablica 6.2

- Usporediti dobivene iznose. - Ponoviti prethodni postupak sa zatvorenim prekidačem P2 a otvorenim P1. - Ponoviti postupak kada su oba prekidača zatvorena. - Rezultate upisati u tablicu 6.2. - Kolika je najveća amplituda ulaznog napona u ovom slučaju, a da amplituda izlaznog još nije izobličena?

Uulmm = ............ Uizmm = ............


24

Zadatak za pripremu: U shemi s idealnim operacijskim pojačalom prema slici 6.5 odredite izlazni napon u obliku uiz(t) = Uizmsin(ωt + φ) ako je: R1 = 10 kΩ, R2 = 20 kΩ, Rf = 30 kΩ, uul1 = 2sinωt V i uul2 = 1,5cosωt V.


RfR1

uul1

uiz

uul2

R2


25

Označavanje otpornika bojama

vrijednost znamenke

broj nula tolerancija

smeđa 1 101 1 %

crvena 2 102 2%

narandžasta 3 103 -

žuta 4 104 -

zelena 5 105 0,5%

plava 6 106 0,25%

ljubičasta 7 107 0,1%

siva 8 108 0,05%

bijela 9 109 -

crna 0 100 -

zlatna - 10-1 5 %

srebrna - 10-2 10 % Ako je otpornik označen sa 4 boje tada prve dvije boje označavaju broj, treća označava broj nula a četvrta toleranciju. Ako nema četvrte boje onda je tolerancija 20%. Ako je otpornik označen s 5 boja, tada prve tri boje označavaju broj, četvrta označava broj nula, a peta boja označava toleranciju. Boje se očitavaju počevši od one koja je bliže rubu otpornika!

siva crvena žuta zlatna

820 000 Ω (820 kΩ) , tolerancija: 5 %

Primjer:

Elektroni čke komponente

Documents

Transcript of Elektroni čke komponente