Měření na integrátoru 1

Popis měřeného předmětu: Měřený integrační zesilovač je varianta invertujícího zesilovače, který má ve smyčce zpětné vazby zapojenu kapacitu. Invertující operační zesilovač • invertující zesilovač mění polaritu • vstupní napětí Ue vede přes rezistor Re na invertující vstup • neinvertující vstup zesilovače je připojen na zemní svorku • záporná zpětná vazba je připojena přes rezistor Rk Teoretický rozbor: Zadané hodnoty: T= 17ms Ui= 2,5 V Au= -3,5 T= 8,5ms Výpočet kapacity kondenzátoru: T=R*C  C= T/R 0,017/10 000=C 1,7*10-6=C C= 1,7 uF Výpočet U0 U0= -1/RC*Ui*t U0= -(1/10 000*1,7*10-6) *2,5*0,0085 U0= -1,25 V Výpočet hodnoty rezistoru R1 -3,5=10 000/R1 R1=10 000/3,5 R1=2 857 Ω Výpočet mezní frekvence f=1/2ΠRC f=1/2*Π*10 000*1,7*10-6 f= 9,36 Hz Výpočet zesílení z naměřených hodnot-použito v tabulce s naměřenými hodnotami Au=20*log(Uvystup/Uvstup) Schéma zapojení Měření odezvy integrátoru na vstupní skokové napětí Měření kmitočtové charakteristiky integrátoru Seznam použitých měřících přístrojů: V1= zdroj stejnosměrného napětí o velikosti 15 V V2= zdroj stejnosměrného napětí o velikosti 15 V V3= zdroj střídavého sinusového napětí o velikosti 1 V a frekvenci 1 Hz Uvystup (PR1) = sonda měřící výstupní napětí integrátoru Uvstup= sonda měřící vstupní napětí integrátoru Popis postupu měření: Po spočtení hodnot v teoretickém rozboru si sestavíme schéma pro měření odezvy integrátoru na skokové vstupní napětí. Pomocí přepínačů S1 a S2 zjistíme, jak obvod reaguje na skokové vstupní napětí díky vykreslenému grafu. V grafu pomocí ukazatelů C1 a C2, které nastavíme tak, aby ∆X ukazovala hodnotu t (=8,5 ms) zjistíme velikost napěťového poklesu. Nyní sestavíme schéma pro měření kmitočtové charakteristiky integrátoru. Na zdroji střídavého sinusového napětí budeme postupně měnit frekvenci od 1 Hz do 30 Hz po 5 Hz. Potom změníme frekvenci na 100 Hz, 1000 Hz, 10 000 Hz, 50 000 Hz a 100 000 Hz. Na měřících sondách nastavíme periodické měření a při každé změně frekvence budeme zapisovat vstupní a výstupní hodnoty (hodnota RMS). Vstupní hodnota by měla po celou dobu měření zůstávat stejná. Výstupní hodnota se bude měnit. První hodnota výstupního napětí by se měla rovnat hodnotě Ui (výstupní hodnota při spuštění integrace). Dále si uložíme graf kmitočtové charakteristiky. Tabulky: Měření kmitočtové charakteristiky integrátoru Grafy: Odezva integrátoru na vstupní skokové napětí Napěťový pokles za dobu t Kmitočtová charakteristika Vyhodnocení: V integrátoru se nachází dolní propust. Ta je tvořena sériově zapojeným rezistorem a paralelně zapojeným kondenzátorem (vzhledem k vstupu). Toto zapojení se zvyšující se frekvencí zvyšuje svojí impedanci. To má za příčinu to, že signál vyšších frekvencí není propouštěn. Důležitá hodnota je mezní frekvence. Tu jsme si spočetly, že je přibližně 9,36 Hz. Je to frekvence, při které dojde k poklesu zisku o 3db, tedy přibližně cca 29 %. Hodnotu naší mezní frekvence nám potvrzuje graf frekvenční charakteristiky. Z tabulky měření kmitočtové charakteristiky integrátoru můžeme vidět, že námi navržený integrátor s dolní propustí opravdu funguje. Se zvyšující se frekvencí se snižuje hodnota výstupního napětí. Na frekvenci 100 000 Hz je výstupní napětí v řádech tisícin voltu. Dále si z tabulky můžeme potvrdit, že Ui (=výstupní hodnota při spuštění integrace), která měla být dle zadání 2,5 Voltu, nám vyšla 2,46 Voltu. To, že integrátor je invertující a zesiluje, si potvrdíme z grafu Kmitočtové charakteristiky. Výstupní perioda je vždy oproti vstupní periodě převrácená o 180 stupňů a zesílená.