Laborator 1 SICA

19
Desfasurarea lucrarii 1. Amplificatorul inversor Se realizeaza circuitul cerut cu valorile rezistentelor Rr=10ksi Ri=100. Am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 100mV si frecventa de aproximativ 1kHz. Astfel observam ca semnalul de la iesire este in antifaza cu cel de la intrare, caracterul de INVERSOR fiind corect evidentiat prin acest grafic.

description

lab 1 SICA

Transcript of Laborator 1 SICA

Page 1: Laborator 1 SICA

Desfasurarea lucrarii

1. Amplificatorul inversor

Se realizeaza circuitul cerut cu valorile rezistentelor Rr=10kΩ si Ri=100Ω.

Am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 100mV si frecventa de aproximativ

1kHz.

Astfel observam ca semnalul de la iesire este in antifaza cu cel de la

intrare, caracterul de INVERSOR fiind corect evidentiat prin acest

grafic.

Page 2: Laborator 1 SICA

Rezultatele practice obtinute sunt urmatoarele:

La intrare: Vin=166mV

La iesire: Vout=13,8mV

Amplificarea: Ap=Vout/Vin=83

Teoretic:

La intrare: Ri=100Ω

La iesire: Rr=10kΩ

Amplificarea: At=Rr/Ri=100

Avand in vedere ca aparatele au erori de masurare, existand

zgomote am putea spune ca rezultatele obtine in teorie coincid cu

cele practice.

Se realizeaza circuitul cerut cu Rr=10kΩ si Ri=1kΩ.

Rezultatele practice : Teoretic:

La intrare: Vin=216 mV La iesire: Rr=10kΩ

La iesire: Vout=2.12V La intrare: Ri=1kΩ

Amplificarea: Ap=Vout/Vin=9.81 Amplificarea: At=Rr/Ri=10

Page 3: Laborator 1 SICA

2. Amplificatorul neinversor

Se realizeaza circuitul cu Rr=1kΩ si Ri=9kΩ.

Am aplicat un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 100mV si frecventa de aproximativ 5kHz.

Rezultate practice:

La intrare: Vin=236 mV

La iesire: Vout=2.32 V

Amplificarea: Ap=Vout/Vin=9,83

Teoretic:

La intrare: Ri=1kΩ

La iesire: Rr=9kΩ

Amplificarea: At=1+(Ri/Rr)=1

Page 4: Laborator 1 SICA

In continuare vom analiza acelasi circuit cu aceleasi date de intrare, dar de data

aceasta avem semnal triunghiular cu amplitudinea de 0.2V.

Rezultate practice:

La intrare: Vin=440 mV

La iesire: Vout=4.32V

Semnalul de iesire prezinta zgomote foarte mari.

Teoretic:

La intrare: Ri=9kΩ

La iesire: Rr=1kΩ

Amplificarea: At=1+Ri/Rr=10

La iesire se obtine semnalul de la intrare amplificat de A=10 de ori, in aceeasi faza.

3.Repetorul de tensiune

Am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 100mV si frecventa de 1kHz.

Repetorul de tensiune realizat cu AO prezinta amplificare de tensiune unitara, impedanta

de intrare foarte mare si impedanta de iesire foarte mica.

Page 5: Laborator 1 SICA

Teoretic, repetorul de tenisiune va repeta la iesire tensiunea de la intrare.

In modul ideal, la compararea celor 2 semnale nu ar trebui sa

existe diferente.Insa, in realitatea inconjurata de erori de calcul si

zgomote ale aparatelor de masura , cele 2 semnale nu coincid;ele

sunt asemanatoare dar nu sunt identice.

Rezultatele practice:

La intrare: Vin=228 mV

La iesire: Vout=284mV

Semnalul diferenta: CH1-CH2=56 mV

Amplificarea: Ap=1.24

Rezultate teoretic:

La intrare: Vin=100mV

La iesire: Vout =100mV

Amplificarea: At=1

Page 6: Laborator 1 SICA

4.Sumatorul inversor

Se realizeaza circuitul urmator cu Rr=10kΩ, R1=100kΩ si R2=20kΩ.

Am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 1V si frecventa de 1kHz.

Modificand valoarea tensiunii de intrare din potentiometrul Power Supply , am observat

modificarea tensiunii de iesire.

Rezultate practice:

Curent alternativ: Voca=1.28V

Curent continuu: Vocc=-1V

Vop=Voca*sinωt+Vocc=1.28*sinωt -1 (V)

Teoretic:

Curent alternativ: Vica=0V

Curent continuu: Vicc=11.4V

Vot=Vica*(Rr/R2)*sinωt + Vicc*(Rr/R1) =1.14V

Page 7: Laborator 1 SICA

Se realizeaza circuitul cu Rr=5kΩ, R1=100kΩ si R2=20kΩ.

Rezultate practice:

Curent alternativ: Voca=640mV

Curent continuu: Vocc=600mV

Vop=Voca*sinωt+Vocc=640*sinωt+600 (mV)

Teoretic:

Curent alternativ: Vica=0V

Curent continuu: Vicc=11.4V

Vot=Vica*(Rr/R2)*sinωt + Vicc*(Rr/R1)

Vot=1.14V

In laborator nu am facut poze la aceasta parte a laboratorului, insa am simulat pe un

osciloscop online comportarea pe care am observat-o dupa modificarea tensiunii Vi datorata

rotirii potentiometrului.

Se poate observa ca la actionarea butonului Positive Supply componenta continua isi

modifica valoarea.

Valoarea (-) ne arata ca semnalul de la iesire este in antifaza cu semnalul de la

intrare,ceea ce trebuie sa se intample in cazul unui inversor.

Intrarea inversoare se poate considera punct virtual de masa.

Se observa ca circuitul realizeaza o suma ponderata intre tensiunile pe cele 2 intrari.

Page 8: Laborator 1 SICA

5.Sumatorul neinversor

Se realizeaza circuitul cu R4=4kΩ, R1=10kΩ si R2=10kΩ.

Am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 1V si frecventa de 10kHz.

Am modificat valoarea tensiunii de intrare din potentiometrul Power Supply si am observat

modificarea tensiunii de iesire.

Rezultate practice:

Curent alternativ: Voca=5.8V

Curent continuu: Vocc=9.2V

Vop=Voca*sinωt+Vocc=5.8*sinωt+9.2 (V)

Teoretic:

Curent alternativ: Vica=2.2V

Curent continuu: Vicc=3.7V

Vot=Vica*(1+R4/R2)*sinωt + Vicc(1+R4/R1) = 3.08*sinωt + 5.18 (V)

In cazul in care valoarea tensiunii V1 va depasi valoarea tensiunii de alimentarea a AO, o

sa apara o limitare.

La modificarea lui V1 se adauga o componenta continua peste semnalul de la iesire.

Limitarea tensiunii de iesire apare atunci cand valoarea lui V1 e apropiata de cea de la Vcc.

Page 9: Laborator 1 SICA

6.Circuitul de scadere

Se realizeaza circuitul cu R5=10kΩ, R1=10kΩ si R2=10kΩ.

Am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 1V si frecventa de 1kHz.

Page 10: Laborator 1 SICA

Rezultate practice:

Curent alternativ: Voca=2.4V

Curent continuu: Vocc=-4.2V

Vop=Voca*sinωt+Vocc=2.4*sinωt – 4.2 (V)

Teoretic:

Curent alternativ: Vica=2.2V

Curent continuu: Vicc=4V

Vot=Vica*(1+R5/R2)*sinωt - Vicc(R5/R1) = 4.4*sinωt - 4 (V)

La iesire se obtine scaderea ponderata dintre cele doua intrari. La cresterea valorii

tensiunii V1, tensiunea de iesire scade.

Cele doua semnale sunt in faza. Rezultatele experimentale le verifica pe cele teoretice.

7.Comparatorul in bucla deschisa

Am aplicat la intrare un semnal triunghilar cu amplitudinea de 5V si frecventa de

1kHz.

Page 11: Laborator 1 SICA

Am reglat tensiunea V1 (Possitive supply) la valoarea minima.

Am determinat, de pe osciloscop, pragurile de comutare :

Vp1 = 6.6V (Low-High)

Vp2 = 5.4V (High – Low)

Si valorile de High si Low:

VOH=14 V

VOL= - 13.6 V

Dupa ce modificam de la possitive supply, setand o valoare mai mare, pragurile devin:

Page 12: Laborator 1 SICA

Vp1 = 10.4 V (Low-High)

Vp2 = 9.2 V (High – Low)

Iar valorile de High si Low:

VOH=14 V

VOL= -13.6 V

Din valorile extrase de pe osciloscop putem observa ca la cresterea tensiunii V1 din

Possitive supply, valorile pragurilor de comutare vor creste semnificativ, in timp ce valorile de

High si Low nu se vor modifica foarte mult.

Continuand ideea, valorile de High si Low nu se modifica foarte mult pentru ca e ajunge la

tensiunea de limitare a comparatorului.

Cu cat scade factorul de umplere, cu atat cresc valorile pragurilor.

8.Comparatorul cu histerezis

Am aplicat la intrare un semnal triunghilar cu amplitudinea de 2V si frecventa de 1kHz.

Page 13: Laborator 1 SICA

Am determinat, de pe osciloscop, pragurile de comutare :

Vp1 = 600 mV (Low-High)

Vp2 = - 1.4 V (High – Low)

Si valorile de High si Low:

VOH=14 V ; VOL= - 13.4 V

Observam ca pragurile sunt asimetrice. La un zoom mai mare, observatia este mai clara.

La modificarea lui V1, factorul de umplere al semnalului de la iesire scade. Daca exista

zgomot suprapus peste semnal apar tranzitii nedorite, de aceeas se utilizeaza, in general,

comparatorul de la punctul precedent.

Cu cat scade factorul de umplere, cu atat cresc valorile pragurilor.

Page 14: Laborator 1 SICA

Lucrarea a II-a: Parametri si caracteristici ale amplificatoarelor

operationale

1. Tensiunea de intrare de decalaj (offset) VIO

Se realizeaza circuitul cu R3=10kΩ, R1=100Ω si am masurat tensiunea continua la iesirea

AO.

Valoarea masurata:

Vout= - 0.029 V = - 29mV

Valoarea calculata:

Voff = Vout/(1+R3/R1)= - 29/101 = 0.287mV

2. Tensiunea maxima de iesire Vomax

Am realizat conexiunie C2 si C3 si am aplicat la intrare un semnal sinusoidal de amplitudine

500 mV si frecventa 1 KHz. Se modifica tensiunea de intrare pana in momentul limitarii in

amplitudine, determinand astfel valoarea Vomax.

Vomax= 1.42 V

Valoarea aleasa reprezinta ultima tensiune inainte de a se observa semnalul de iesire limitat

pe oscilatie. Am ajuns la acest prag marind tensiune de intrare pana la valoarea de 1,37 V.

Limitarea apare deoarece amplificatorul, avand limitarile de alimentare ±15 V, nu poate avea

la iesire o tensiune mai mare decat aceea pe care o primeste la intrare.

3. Viteza maxima de variatie a semnalului de iesire (SR- Slew rate)

Am realizat conexiunie C1 si C4 si am aplicat la intrare un semnal dreptunghiular cu factor de

umplere ½, frecventa mare -> 10 KHz.

Vo = 26.8 V

t = 4.4µs

Am determinat panta tranzitiei intre valorile extreme:

SR = Vo/t = 6.09 [V/µs]

Page 15: Laborator 1 SICA

Trebuie tinut cont de faptul ca amplitudinea trebuie sa fie suficient de mare astfel incat

tensiunea de iesire sa isi atinga valorile maxime in ambele sensuri.

Am ales Vo= 26.8 pentru ca aceasta este valoarea tensiunii pentru care semnalul nu mai varia.

4.Raspunsul in frecventa al circuitelor

4.1. Am realizat conexiunie C1 si C3 si am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu

amplitudinea 100 mV si frecventa variabila in domeniul 10 Hz-1MHz.

f(Hz) 100 200 500 1K 2K 5K 10K 20K 50K 100K 200K 500K 1M

Ao(V) 14 13.8 13.8 13.8 13.8 13.6 13 11.4 6.88 3.92 2.24 1.12 0.8

Page 16: Laborator 1 SICA

Caracteristica amplitudine-frecventa:

4.2. Am realizat conexiunie C1 si C4 si am aplicat la intrare un semnal sinusoidal cu

amplitudinea 100 mV si frecventa variabila in domeniul 10 Hz-1MHz.

f(Hz) 100 200 500 1K 2K 5K 10K 20K 50K 100K 200K 500K 1M

Ao(V) 2.1 2.12 2.12 2.12 2.12 2.12 2.12 2.04 1.96 1.8 1.28 0.72 0.48

Page 17: Laborator 1 SICA

Caracteristica amplitudine-frecventa:

4.3. Am realizat conexiunea C1 si am trecut prin aceiasi pasi ca in cazul punctelor

precedente:

f(Hz) 100 200 500 1K 2K 5K 10K 20K 50K 100K 200K 500K 1M

Ao(V) 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 1.96 1.52 1 0.64 0.44

Page 18: Laborator 1 SICA

Caracteristica amplitudine-frecventa:

Am realizat conexiunie C2 si C3 si am trecut prin aceiasi pasi ca in cazul punctelor precedente:

f(Hz) 100 200 500 1K 2K 5K 10K 20K 50K 100K 200K 500K 1M

Ao(mV) 228 284 292 288 284 296 288 292 290 288 292 308 320

Page 19: Laborator 1 SICA

Caracteristica amplitudine-frecventa:

Concluzii:

Putem observa ca frecventa de taiere este aproape de 10 ori mai mare in cazul primului si

celui de-al treilea set de date, comparativ cu setul al doilea.

In cazul tuturor tabelelor, produsul amplitudinilor pe fiecare banda este aproximativ

constant.

Pot aparea mici erori atat datorate imperfectiunii masuratorilor, dar si datorita erorilor

umane de calcul sau interpretare a rezultatelor.