Hold 6 Tirsdag. Kristian Krøier, Jacob Christiansen & Thomas Duerlund Jensen Fag: ELA Lærer: Jan Petersen (JPe) Dato for aflevering: 29.

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Hold 6 Tirsdag. Kristian Krøier, Jacob Christiansen & Thomas Duerlund Jensen Fag: ELA Lærer: Jan Petersen (JPe) Dato for aflevering: 29."

Susanne Groth
8 år siden
Visninger:

1 ELA journal: Øvelse 3 Grundlæggende Op. Amp. Koblinger. Dato for øvelse:. nov. 00 & 9. nov. 00 Hold 6 Tirsdag Kristian Krøier, Jacob Christiansen & Thomas Duerlund Jensen Fag: ELA Lærer: Jan Petersen (JPe) Dato for aflevering: 9. november 00-8

2 Indledning: Formålet med øvelsen er at undersøge de to grundkoblinger af en operationsforstærker, altså den inverterende og den ikke inverterende forstærker. Et underformål med øvelsen var også at komme i gang med at lodde. Beregninger: Der var givet tre tilfælde, som for hver af de to grundkoblinger skulle testes. For den inverterende forstærker skulle der testes for disse tre tilfælde: ) A = - ; in = kω ) A = -0 ; in = kω 3) A = -00 ; in = kω For den ikke inverterende forstærker skulle der testes for disse tre tilfælde: ) A = ) A = 3) A = 0 For at kunne teste de to grundkoblinger er det nødvendigt at bestemme et bogstavudtryk for forstærkningen: A = 0 in For den inverterende forstærker er det: A = 0 in =- For den ikke inverterende forstærker er det: A = 0 in = + Og derefter bestemme indgangs impedansen. For den inverterende forstærker er indgangs impedansen in =, og for den ikke inverterende er indgangs impedansen in = og dimensioneres for hvert af de tre tilfælde for hver grundkobling: - 8

For den inverterende forstærker skulle der testes for disse tre tilfælde: ) A = - ; in = kω ) A = -0 ; in = kω 3) A = -00 ; in = kω For den ikke inverterende forstærker skulle der testes for disse

3 For den inverterede forstærker er in = ) A = - ; in = = kω = = = kω = kω ) A = -0 ; in = = kω = = 0 = 0 kω = 0kΩ 3) A = -00 ; in = = kω = = 00 = 00 kω = 00kΩ For den ikke inverterende forstærker, vælges i fornuftige størrelser; ) A = ; = 0kΩ = 0kΩ + 0kΩ = 0Ω + = = ) = ; = 0kΩ 3-8

4 Målinger: = + = 0kΩ + = 0kΩ = 00kΩ 3) = 0 ; = kω = kω + = 0 kω = 00kΩ + = Følgende er brugt før og under øvelsen. Komponenter som er brugt til kredsløbene er som følger: Forstærker model µa74 Modstande fra Philips SF 5 serien. Andet materiale som er brugt til at fremstille kredsløbene: Standart print fra Teknikum, IOT. Loddetin. Ledninger, Ø 0,5 mm. Metalben. edskaber brugt til fremstillingen af kredsløbene: Loddekolbe Tang Kobbersvamp En god portion humor Spunken som buffer En stor del tålmodighed fra vores lærer Målingerne blev lavet på Teknikum-basisprint, med de ønskede komponenter påloddet. Måleopstillingen/diagrammet over opstillingen er nedenfor. De sidste tre ben som ikke er forbundet, bruges bl.a. til at nulle offset voltage. 4-8

Andet materiale som er brugt til at fremstille kredsløbene: Standart print fra Teknikum, IOT. Loddetin. Ledninger, Ø 0,5 mm. Metalben.

5 Inverterende forstærker: Til at foretage målingerne på vores kredsløb, hav vi forbundet et oscilloskop til kredsløbet. Kanal til spændingsgeneratoren, for at sikre at input er konstant og det som den skal være. Kanal er forbundet til forstærkerens output-ben. Det er disse to signaler som vi aflæser og derefter beregner om den ønskede forstærkning er opnået. Strømforsyningen til forstærkeren er to DC strømkilder i serie, så de henholdsvis giver ± 5. Nr. Frekvens Ønskede forstærkning - Av Amplitude - Generator Amplitude - Output Faseforskydelse 0 khz - kω kω 0, 0, khz -0 kω 0 kω 0, khz -00 kω 00 kω 0,

Det er disse to signaler som vi aflæser og derefter beregner om den ønskede forstærkning er opnået.

6 . i ser her at ind- og udgangs signalet er ens, bortset fra faseforskydelsen. i ser på oscilloskopet at output signalet er 80 0 før input signalet.. Her ses det at udgangssignalet er 0 gange større end indgangssignalet. Hvilket det også skulle være. A = out in = = 0 0, Igen ser vi at signalet er faseforskudt 80 0 i forhold til indgangssignalet. 3. Her ser vi at udgangssignalet er meget stort i forhold til indgangssignalet. Når vi regner efter ser vi at det er 00 gange, som også var meningen. A = out in = = 00 0,0 Men igen ser vi at udgangssignalet er forskudt

Hvilket det også skulle være. A = out in = = 0 0, Igen ser vi at signalet er faseforskudt 80 0 i forhold til indgangssignalet. 3.

7 Ikke-inverterende forstærker: Målingerne foretages som ved den inverterende forstærker. Strømforsyningen til forstærkeren er igen to DC strømkilder i serie, så de henholdsvis giver ± 5. ores generator er indstillet til *** khz og med en spænding på ***. Nr. Ønskede forstærkning - Av Amplitude - Generator Amplitude - Output Faseforskydelse 0 kω 0 kω 0,04 0, kω 00 kω 0,07 0, kω 00 kω 0,04 4,0 0 0 : i ser at de to signaler har præcis samme amplitude og tilmed ligger oven i hinanden og dermed har en faseforskydelse på 0 0 ganske som forventet. Da signalerne er lige store kan vi sige at vi forstærker indgangssignalet én gang. out 0,75 : Denne gang beregner vi forstærkningen Av = = = 9, 6 in 0,07 Forstærkningen er altså lidt mindre en vi havde regnet med ud fra vores udregninger. Men dog er vi kun 4% fra vores udregning så vi ligger i det rigtige område. 7-8

Ønskede forstærkning - Av Amplitude - Generator Amplitude - Output Faseforskydelse 0 kω 0 kω 0,04 0,04 0 0 0 kω 00 kω 0,07 0,75 0 0 3 0 kω 00 kω 0,04 4,0 0 0 : i ser at de to signaler har præcis

8 out 4 3: Denne gang forekommer også en forstærkning så vi regner igen Av = = = 00 in 0,04 Denne gang får vi til gengæld præcis hvad vi havde regnet med. Fejlkilder: En af de største fejlkilder i dette forsøg er nok vores lodninger, vi er jo ikke en maskine, og har derfor ikke dens præcision. Desuden blev vores ledninger flyttet og loddetinnet kan være blevet forurenet i denne proces. Der er jo som altid de mulige problemer med at instrumenterne ikke er kalibreret korrekt, men vi indstillede dem så præcist som det er os muligt og derfor tilskriver vi ikke den fejlkilde stor betydning. Små fejl i modstandenes størrelse har heller ikke meget at sige. Så de fejl, der forekommer, vil primært skyldes vores lodninger Konklusion: i var faktisk meget overraskede over hvor let det i virkeligheden er at forstærke et signal når man først forstår de begrænsninger, der er i kredsløbet i forbindelse med forstærkningsstrømmen. Der gik lige et par minutter ved den første måling før vi lærte at aflæse hvornår forstærkningen i teorien blev højere end forstærkningsstrømmen. Men nu mener vi at have nogenlunde styr på denne simple form for forstærker. 8-8

Desuden blev vores ledninger flyttet og loddetinnet kan være blevet forurenet i denne proces.

9 ELA ev. dato: 6. november 00 Øvelse 3 Grundlæggende Op. Amp. Koblinger. Følgende to grundkoblinger af en operationsforstærker ønskes undersøgt: + + v in - v o v in - v o in Inverterende forstærker in Ikke-inverterende forstærker Forberedelse:. Bestem et bogstavudtryk for forstærkningen v o A = for de to grundkoblinger. v in. Bestem indgangsimpedansen in (bogstavudtryk) for de to grundkoblinger. 3. Dimensionér og for den inverterende forstærker i hvert af følgende tilfælde: a) = -; in = kω b) = -0; in = kω c) = -00; in = kω 4. Dimensionér og for den ikke-inverterende forstærker i hvert af følgende tilfælde: a) = b) = c) = 0 (foretag et fornuftigt valg af modstandsstørrelser) 5. Giv et forslag til hvordan man kan måle forstærkningen for et kredsløb. 6. Giv et forslag til hvordan man kan måle indgangsimpedansen in af et kredsløb.

Bestem et bogstavudtryk for forstærkningen v o A = for de to grundkoblinger. v in. Bestem indgangsimpedansen in (bogstavudtryk) for de to grundkoblinger. 3.

10 Laboratoriearbejde: I samtlige kredsløb benyttes som det aktive element operationsforstærkeren µa74. I tilfælde af behov for databladsoplysninger for denne, kan der regnes med en konstant laboratorietemperatur på 5 C. I samtlige opstillinger benyttes en forsyningsspænding på + = - - = 5. Kredsløbene opbygges på Odense Teknikums laboratorieprint (udleveres) eller andet efter aftale med læreren.. Den inverterende forstærker opbygges som dimensioneret under punkt 3. med tre forskellige forstærkninger. Forstærkningen kontrolleres: ær opmærksom på at indgangssignalet skal vælges fornuftigt. Indgangsimpedansen in kontrolleres i for én af de tre forstærkerkoblinger.. Den ikke-inverterende forstærker opbygges som dimensioneret under punkt 4. med tre forskellige forstærkninger. Forstærkningen kontrolleres: ær opmærksom på at indgangssignalet skal vælges fornuftigt. 3. For den inverterende kobling med en forstærkning på = -00 påtrykkes indgangen følgende signaler: v in = 0, v in =,0 v in = 5,0 Hvad sker der på udgangen? Hvad kaldes dette fænomén, og hvad skyldes det? Er der tid og lyst kan nogle af kredsløbene fra Opgave opbygges og afprøves.. Evt. afvigelser fra beregnede/forventede resultater/forhold analyseres, og mulige årsager til evt. afvigelser undersøges og noteres. Diskutér gerne dette med dine holdkammerater Øvelse 3.doc

Kredsløbene opbygges på Odense Teknikums laboratorieprint (udleveres) eller andet efter aftale med læreren.. Den inverterende forstærker opbygges som dimensioneret under punkt 3.

Relaterede dokumenter

Temperaturmåler. Klaus Jørgensen. Itet. 1a. Klaus Jørgensen & Ole Rud. Odense Tekniskskole. Allegade 79 Odense C 5000 28/10 2002.

Temperaturmåler. Klaus Jørgensen. Itet. 1a. Klaus Jørgensen & Ole Rud. Odense Tekniskskole. Allegade 79 Odense C 5000 28/10 2002. Temperaturmåler Klaus Jørgensen Klaus Jørgensen & Ole Rud Odense Tekniskskole Allegade 79 Odense C 5000 28/10 2002 Vejleder: PSS Forord.: Denne rapport omhandler et forsøg hvor der skal opbygges et apparat,