بسمه تعالي

رشتيانسيد محمد دكتر : لفمؤ

33آزمايشگاه الكترونيكآزمايشگاه الكترونيك

2

صفحه آزمايشهدف شماره آزمايش

٢ ...... 1 شيآزما٢٩ ها شكل فهرست

٣ ...................................................................................................................................... 1 شيآزما

٦ ............................................................................................................................... 1- 1 شيماآز

٧ ............................................................................................................................... 2- 1 شيآزما

١٢ ................................................................................................................................... 3 شيآزما

١٥ .................................................................................................................................... 4 شيآزما

١٦ ....................................................................................................................................5 شيآزما

١٧ .................................................................................................................................... 6 شيآزما

١٨ ................................................................................................................................... 7 شيآزما

١٩ ................................................................................................................................... 8 شيآزما

٢١ .................................................................................................................................... 9 شيآزما

٢٢ ................................................................................................................................... 10 شيآزما

٢٤ ................................................................................................................................... 11 شيآزما

٢٦ .................................................................................................................................. 12 شيآزما

٢٩ .................................................................................................................................. 13 شيآزما

٣١ .................................................................................................................................. 14 شيآزما

٣٣ ......................................................................................................... تسيكلپ التورياس: 15 شيآزما

3

1آزمايش C.Eپاسخ فركانس باالي مدار بررسي گين و: هدف

1تئوري آزمايش

اهده ميآن مش فركانس بااليمعادل مدار شماي يك تقويت كننده اميتر مشترك و هاي زير شكل در صرفنظر rµ ,rx ,ro ازهمچنين استفاده شده و "پي پارامتر"از مدل مدار معادل فركانس باالدر .گردد

.گرديده است

تقويت كننده اميتر مشترك و مدار معادل فركانس باالي آن ١-١ شكل

2 3 , r , R R Rcm b

T m

Ig

V g

4

1ترانزيستور به βفركانس قطع ترانزيستور است كه در آن فركانس مقدار T f )T f و Cµ مقدارهاي تقريبي از فرمول زير مشخص مي نيز Cπ و مقدار خازن ،درهرترانزيستور از كاتالوگ معرفي ترانزيستورها.) رسد مي .)دهند نيز نشان مي Ccb رابا Cµدر بعضي از كاتالوگها خازن . (شود

2

mT

gf

C C

بصورت )1-1( در شكل KCLو KVL از حل معادالت) تابع تبديل سيستم( فركانس مياني مدار (Av) گين :گردد زير محاسبه مي

'

' ' 2

s c mo

in s c m s c

G R g SCV s

V s G g S C C C R g g G S C C R

است و همچنين با در نظر گرفتن ) T f گتر ازربز(بسيار بزرگ (gm/Cµ)با توجه به اينكه صفر تابع تبديل به توان مي تابع تبديل فوق را در مقابل ساير جمالت مخرج ناچيز است، S2CπCµRcمقدار ته كهاين نك

:تقريب زد زيرصورت

'

' '1

o s c m

in s c m s

V s G R g

V s G g S C C R g G

و بطور تقريبي' 1 1

Rsb s s

GR R

:ه سازي كردتوان توسط مدار معادل زير شبي تابع تبديل تقريب زده شده فوق را مي

مدار معادل فركانس باالي ساده شده تقويت كننده اميتر مشترك ٢-١ شكل

:آيد از روابط زير بدست مي Rtو Ctكه در اين شكل مقادير

'1t c m sC C C R g G

rt sR R

5

: توان پاسخ فركانسي باالي تقويت كننده را از رابطه زير تخمين زد مي Ct ن فرضيدر واقع به كمك خاز

1

2ht t

fR C

توان مقاومت افزايش پايداري مدار مي براي كاهش اعوجاج و نشان داده شده است، )3-1( شكل چنانچه درباي پس نشده است RE1 مقاومتر آن د كه نشده تقسيم كردباي پس اميتر را به دو قسمت باي پس شده و

.نقش فيدبك منفي را در مدار خواهد داشت ودانيد اين مقاومت باعث افزايش پايداري و كاهش اعوجاج و افزايش پهناي باند تقويت كننده چنانچه ميتوان از روش ثابت زماني مي در اين حالت براي بدست آوردن پاسخ فركانسي تقويت كننده .خواهد شد

.تفاده كرداس

تقويت كننده اميتر مشترك با مقاومت باي پاس نشده ٣-١ شكل

1

1

+ +G

R = 1

oC s b i C m s b i C

o S B EC

E

R R R R R R R R R

R R Rr

gm R

11

mm

m E

gG

g R

1

2h o o

C C

fR C R C

6

1-1آزمايش

پوبدست آوردن خازن معادل پروب اسيلوسك :هدففركانس فانكشن ژنراتور،با تغييرفركانس (X10 , X1)مختلف پروب دو حالتو در مدار زير را ببنديد )1

ولت پيك تا پيك در فركانس يك كيلو 6ابتدا دامنه خروجي فانكشن ژنراتور را ( .قطع باالي مدار را بيابيدفركانس فانكشن ژنراتور را آنقدر باال ببريد تا دامنه نشان داده شده در روي صفحه سپس . هرتز تنظيم كنيد

هاي داخلي ي ناشي از خازناين فركانس در واقع فركانس قطع باال ؛برسد مقدار اوليه 0.707ه پ بواسيلوسك ).مي باشد پروب

بدست آوردن خازن معادل پروبمدار اتصال اسيلوسكوپ به فانكشن ژنراتور براي ٤-١ شكل

.بدست آوريدX1 و X10در هر دو حالت فرمول زير با مقدار ظرفيت خازن معادل پروب اسيلوسكوپ را )2

1

2probeh

Cf R

.نتيجه آزمايش راشرح دهيد

7

2-1آزمايش .مدار شكل زير را ببنديد

تقويت كننده اميتر مشترك ٥-١ شكل

.باشد X10 در حالت پ حتماوپروب اسيلوسك: توجه

را با همزمان ديدن ورودي و خروجي بررسي ، و منفي بودن آنبدست آوريد فركانس مياني مدار را (Av)گين )1

.كنيد

.فركانس قطع باالي مدار را بيابيد ،فركانس منبع با تغيير )2

.محاسبه كنيدرا 1(G*BW)حاصل ضرب پهناي باند در گين تقويت كننده )3

. دظاهر مي شو acدر مدار معادل RE1در اين حالت مقاومت . و زمين قرار دهيد Bرا بين نقطه Ceخازن )4

.گين باند مياني مدار را بدست آوريد

.فركانس منبع فركانس قطع باال رابدست آوريد تغيير با )5

6( (G*BW)2 محاسبه كنيددر اين حالت نيز را.

.با حالت قبل مقايسه نماييد نتايج بدست آمده را )7

8

2آزمايش تقويت كننده كاسكود

2تئوري آزمايش باشد كه مزاياي اين دو نوع بيس مشترك مي اميتر مشترك وكاسكود تركيبي از دوآرايش تقويت كننده

دانيد اين نحوه تقويت در فركانسهاي باال همانطور كه مي .كند يكجا عرضه مي بصورت تقويت كننده را .مزاياي بسياري دارد

ت معموال اغلب مدارات فركانس بااليي كه قراراست پهناي باند تختي داشته باشند به نحوي از اين تقويتقويت كننده بيس مشترك داراي پهناي باند بسيار زياد است ولي عيب بزرگ آن . برند كننده بهره مي

همواره با تقويت لذا براي رفع اين اشكال تقويت كننده بيس مشترك را. امپدانس ورودي بسيارپايين است .بكار مي برند(CC , CE) كننده

مطلوبي بنابراين مقاومت ورودي نسبتا ،مشترك قرار دارد طبقه اول مدار كاسكود به صورت آرايش اميتر .شود داده مي قرار دارد در آرايش بيس مشترككه Q2 به اميتر Q1 سيگنال جريان كلكتور. فراهم مي آورد

اين مقاومت بار كوچك اثر ميلر را به شدت . است re2 1/gm2= شود، ديده مي Q2 اميتر مقاومت باري كه از در اينكه طبقه دوم تقويت كننده كاسكود علتعالوه به ب .دهد افزايش ميرا جه فركانس قطع باالو در نتي كم

.پهناي باند فركانسي اين طبقه نيز بسيار زياد است است، باياس شده آرايش بيس مشترك

آن بجاي گردد كه در آن مشاهده مي acمدار معادل شماي يك تقويت كننده كاسكود و هاي زير درشكلاستفاده شده T فركانس باالي مدلاز Q2بجاي ترانزيستور و (π)از مدل فركانس باالي Q1ترانزيستور

.است شده صرفنظر نيز rµ ,rx ,ro از همچنين . است

9

تقويت كننده كاسكود و مدار معادل فركانس باالي آن ١-٢ شكل

است، خازن (1-)برابر با Q1به بيس Q1 روابط زير مشخص است با توجه به اينكه گين كلكتور ازچنانچه

.شود موازي مي Cπ1است كه در نهايت با خازن Cµ1برابر مقدار 2به سمت چپ تنها ميلري منتقل شده

2 3RbR R

2m

t

gf

C C

1 12 2

11 1

1

1m

t mv

g VV gA

V V

1 1 1 11 1 1 2L vC C A C C

1 1 1 11 11 1 21R

vC C C CA

10

1

1 1 1

1

2 2 Rh

s b x

fC C R r r

2

2 12

11

2 2h

m

fC C

g

32 2

1

2 RhL c

fC R

fh2 تقريبا باfT برابر است پس نمي تواند قطب غالب باشد. .پنج برابر كوچكتر از قطب غير غالب باشد اين است كه قطب غالب تقريبا fh3 و fh1 شرط قطب غالب بين

:كنيماز فرمول زير استفاده بايد ن شرط برقرار نبود براي بدست آوردن فركانس قطعاگر اي

2 21 2

1 1 1

h h hf f f

چنانچه در .استفاده كرد نيز توان از روش ثابت زماني براي بدست آوردن پاسخ فركانسي تقويت كننده مي :هر خازن از قرار زير است ديدگاه ازديديم مقاومتهاي معادل ديده شده 3متن درس الكترونيك

1 1 2 1 1 2

oC s b e m s b eR R R r r g R R r r

2 2

oC C LR R R

1 1

oC s bR R R r

2 2

2

1oC e

mR r g

1 1 2 21 1 2 2

1

2h o o o o

C C C C

fR C R C R C R C

11

2آزمايش انجام مراحل

كاسكود پاسخ فركانس باالي مدار بررسي گين و :هدف .قرار دهيد X10، و پروب اسيلوسكوپ را در حالت مدار شكل زير را ببنديد

تقويت كننده كاسكود ٢-٢ شكل

به هم ورودي مدار كه خروجي و بگونه اي روي برد ببنديد فيدبك ناخواسته مدار را جلوگيري ازبراي :تذكر

.دننزديك نباش .فركانس مياني مدار را بدست آوريد (Av) گين )1

.فركانس منبع فركانس قطع باالي مدار را بيابيد تغيير با )2

3( (G*BW)1 را محاسبه كنيد.

.گين فركانس مياني را در اين حالت بدست آوريد. قرار دهيدو زمين Bنقطه مابين را در Ce خازن )4

.بدست آوريد فركانس منبع فركانس قطع باال را تغيير با )5

6( (G*BW)2 قايسه كنيدبا مقدار قبلي مرا محاسبه، و.

12

(Op-Amp) تقويت كننده هاي عملياتيصورت مدار و بدر مدارات الكترونيكي هستند شناخته شده يكي از عناصرتقويت كننده هاي عملياتي

اين تقويت كننده ها از . نالوگ دارندآدر مدارات يمجتمع در دسترس مي باشند كه كاربردهاي متنوعتصال تركيب مناسبي از عناصر خارجي مثل مقاومت، خازن، ديود و غيره به پايداري بااليي برخوردارند و با ا

.تحقق بخشيدخطي و غيرخطي را مداراتانواع مي توان آنها :برد توان نام را مي از ويژگيهاي اختصاصي تقويت كننده هاي عملياتي موارد زير

راي خازن جبرانساز داخلي هايي كه دا حاصل ضرب بهره در پهناي باند نسبتا ثابت در اپ امپ -1 .هستند

كاهش اعوجاج با توجه به مدارات فيدبك و گين باالي اپ امپ -2 ورودي تفاضلي و بهره بسيار باال -3 جريان ورودي بسيار اندك -4 مقاومت خروجي كم -5 نويز ورودي كم -6 پايداري حرارتي -7

:كه دراين مبحث مورد بررسي قرار خواهد گرفت Op-Amp ياز جمله كاربردها

به عنوان مقايسه كنندهآشكار ساز عبور از سطح صفر -1 )معكوس كننده(تقويت كننده ولتاژ با بهره منفي -2

) غيرمعكوس كننده(تقويت كننده ولتاژ با بهره مثبت -3

تقويت كننده تفاضلي -4

منبع جريان -5

يكسوسازنيم موج -6 يكسوسازتمام موج -7

تقويت كننده غيرخطي -8

هاي سينوسيان سازنوس -9

3آزمايش بعنوان مقايسه كننده Op-Amp استفاده از :هدف

13

3تئوري آزمايش

اپ امپ بعنوان مقايسه كننده ١-٣ شكل

رود؛ و بيشتر شود، خروجي به اشباع مثبت مي dc از ولتاژ منبع )acمنبع ( viدر مدار فوق به محض اينكه Vdc 0 = در حالتي كه .كمتر شود خروجي به اشباع منفي مي رود dcتاژ منبع از ول vi بالعكس همينكه

باشد مدت زماني كه خروجي در اشباع مثبت است با مدت زماني كه خروجي در اشباع منفي است برابر و DT الزم به ذكر است در ايجا فرض شده است كه آفست موج سينوسي صفر ولت . ( است %50خروجيامپ را كاهش و يا با كاهش ولتاژ ميتوان مدت زمان در اشباع مثبت بودن آپ dc فزايش ولتاژحال با ا.) استdc از اين خاصيت مي توان براي توليد امواج پالسي با .منفي را كاهش دادمدت زمان در اشباع بودنDuty

Cycle بسته به نوع آپ امپ عولتاژهاي اشبا )قدر مطلق( الزم بذكر است اندازه .هاي مختلف استفاده نمود .ولت از منبع تغذيه كمتر است 2تا 1در حدود

بيان v/µsحداكثر نرخ چرخش ولتاژ خروجي در واحد زمان است و بر حسب : S.R. (slew rate)مفهوم بعلت اشباع منابع اگر يك ولتاژ پله تيز به اپ امپ اعمال شود، سرعت افزايش خروجي . مي شود

و بستگي تام به ميزان جريان طبقه نخواهد بودورودي در دازه سرعت افزايش به انجريان داخلي خروجي مطلوب اپ امپ براي مثال فرض مي كنيم . امپ و خازن جبران ساز آن دارد اول آپ

sino بصورت p iV V t در اين حالت اگر ؛باشدmax

op i

dVV

dt بيشتر ازS.R. باشد امكان

.تعقيب موج سينوسي در خروجي وجود ندارد

14

3آزمايش مراحل انجام .ببنديد IC 741مدار شكل زيررا با استفاده از

اژـــولت رويرا acمنبع را روي صفر و dcولتاژمنبع سپس. تنظيم كنيد dcپ را در حالت واسيلوسك )1

2Vp-p 100فركانس وHz پ شكل وبا استفاده از اسيلوسك) بدون آفست در ورودي سينوسي( .تنظيم كنيد

.رسم نماييد موج خروجي را

.پ اندازه گيري نماييدواسيلوسك توسط اشباع منفي سيگنال خروجي مقدار ولتاژ) 2

.اسيلوسكپ اندازه گيري نماييد را توسطاشباع مثبت سيگنال خروجي مقدار ولتاژ) 3

پ شكل موج خروجي راوبا استفاده از اسيلوسك ± 0.75 و 0.5± و 1.5±بين dcبا تغيير مقدار ولتاژ )4

D.T مقدار در هر حالت .سيگنال خروجي را اندازه گيري نماييد مثبتاشباع منفي و و مقدار ولتاژ ،رسم

(Duty Cycle) را بررسي كنيد.

به دامنه ولتاژ ورودي را .را نيز صفر تنظيم كنيد dcو ولتاژ ار دادهدر حالت مربعي قر فانكشن ژنراتور را) 5

تا شكل موج خروجي از حالت مربعي ببريد آنقدر باال ورودي را موج فركانس دهيد وافزايش 5Vp-pحدود

نزول را مشاهده عود وصزيمم كدر اين حالت شيب ما .شبيه شكل موج ذوزنقه اي گردد تقريبا خارج گردد و

.كنيد شيت مقايسه با مقدار ارائه شده در ديتاو تقويت كننده عملياتي فوق را محاسبه S.Rمقدارو

آزمايش انجام شده در بند . را جايگزين آن كنيد LF351را از مدار خارج و آي سي Lm741آي سي ) 6

.بدست آوريدتقويت كننده عملياتي فوق را S.Rمقدارقبل را مجددا انجام و

15

4 آزمايش با گين منفيبعنوان تقويت كننده OP-AMPاستفاده از :هدف

4تئوري آزمايش كه به صورت يك تقويت باشد تقويت كننده اي با تركيب زير از نوع تقويت كننده ولتاژ با بهره منفي مي

:مي شودصورت زير محاسبه به Av ظ تئوريااز لح .معكوس كننده استفاده گرديده است كننده خطي و

2

1

outv

in

V RA

V R

با گين منفيبعنوان تقويت كننده OP-AMP ١-٤ شكل

4 آزمايش انجام مراحل

.تنظيم نماييد 1khz فركانس و 100mVp-pرا روي acمنبع ولتاژ) 1

همچنين اختالف فاز بين ورودي و.را محاسبه نمايد Av مقدار و مقدار ولتاژ خروجي را اندازه گيري كنيد) 2

.پ مشاهده و اندازه گيري نماييدوخروجي را روي صفحه اسيلوسك

.با تغيير فركانس منبع ورودي فركانس قطع باال را بدست آوريد) 3

.را محاسبه نماييد (G*BW)ت ميزان در اين حال )4

.بدست آوريدمجددا را Av گين مدار و كنيد تعويض10k R2=مقاومت با را 2.2k R2= مقاومت) 5

.ثابت مي ماند(G*BW) نشان دهيد كه )6

16

5آزمايش OP-AMPخروجي OFFSET تنظيم ولتاژ :هدف

5تئوري آزمايش جهت تنظيم آفست زير نشان داده شده از يك پتانسيومتر خارجيدر اغلب اپ امپها مطابق آنچه در شكل

با تنظيم دقيق اين پتانسيومتر مي توان عدم تقارن اپ امپ را . استفاده مي شوددر خروجي و كاهش آن . و ولتاژ خروجي آفست را مينيمم كرد جبران

OP-AMPخروجي OFFSET تنظيم ولتاژمدار ١-٥ شكل

5 آزمايش انجام مراحل

.ببنديد IC741 با استفاده از فوق رامدار

نزديكترين خروجي ولتاژ كهتنظيم نماييد طوري سپس پتانسيومتر را .كنيد خروجي را اندازه گيري ولتاژاي صبر كنيد و مجددا آفست در خروجي را اندازه گيري پس از تنظيم چند دقيقه. گرددصفر ولت ولتاژ به .كنيد

17

6آزمايش مثبت با گين بعنوان تقويت كننده OP-AMPاستفاده از :هدف

6تئوري آزمايش كه به صورت يك تقويت باشد از نوع تقويت كننده ولتاژ با بهره مثبت مي زير تقويت كننده اي با تركيب

:از نظر تئوري .است شدهاستفاده با فاز صفركننده خطي

2 1

1

o

i

V R R

V R

مثبت با گين بعنوان تقويت كننده OP-AMP ١-٦ شكل

6 آزمايش انجام مراحل

.تنظيم نماييد 1khz فركانس و 0.6Vp-pرا روي ac منبع ولتاژ) 1

.ديرا محاسبه نماي Av مقدار و مقدار ولتاژ خروجي را اندازه گيري كنيد )2

.با تغيير فركانس ورودي فركانس قطع باال را بدست آوريد )3

4 (1(G*BW) را محاسبه نماييد.

در اين حالت نيز گين باند مياني و فركانس قطع . تعويض كنيد R1=12kرابامقاومت R2=2.2kمقاومت ) 5

.بدست آوريد مجددا باال را

6( (G*BW)2 در مرحله قبل مقايسه كنيدو آنرا با مقدار بدست آمده را محاسبه نماييد.

18

7آزمايش

بعنوان تقويت كننده تفاضلي OP-AMPاستفاده از :هدف

بعنوان تقويت كننده تفاضلي OP-AMP ١-٧ شكل 7تئوري آزمايش بصورت آثار استفاده از اصل جمعولتاژ خروجي با .يك تقويت كننده تفاضلي مي باشد فوقتقويت كننده

: زير بدست مي آيد

22 1

1out in in

RV V V

R

7 آزمايش انجام مراحلاندازه گيري متناظر را Vout را براي ورودي مدار تنظيم كرده و Vin2و Vin1 اژهايتول مطابق جدول زير

. بدست آوريد سپس مقدار آنرا از طريق تئوري نيز. كنيد

Vout بدست آمده از فرمول

Vout مشاهده شده Vin1 Vin2

2 -3 2 -2 2 -1 1 0 -2 1 -3 2

19

8آزمايش استفاده از آپ امپ بعنوان تقويت كننده تفاضلي براي ساخت دماسنج:آزمايش هدف

:تئوري آزمايش

ه از همان تقويت در اين آزمايش با استفاد. عنوان تقويت كننده تفاضلي استفاده شده ب يك تقويت كننده عملياتي از قبليدر آزمايش

.شود ساده ارائه ميبعنوان سنسور حرارتي يك دماسنج ) 1N4148(كننده تفاضلي و يك ديود

mV 2.1كاتد ديود تقريبا به اندازه -، به ازاي يك درجه سانتيگرادافزايش دما، ولتاژ آند)mA 1در اين آزمايش(در جريان ثابت

.ميتوان يك دماسنج الكترونيكي ساخت بر حسب دما، خطي بودن تعييرات ولتاژ بر اين اساس و با توجه به. افت خواهد كرد

در اين شكل فرض شده است كه ديود خارج از . براي كاليبراسيون دماسنج قرار داده شده است RC1در مدار زير پتانسيومترهاي

در دماي صفر با ولتاژ ديود شود كه مي چنان تنظيم RC1دو سر مقاومت ولتاژ . كند مدار است و نقش يك سنسور را بازي مي

.در اين صورت ولتاژ خروجي مدار در صفر درجه سانتيگراد برابر با صفر ولت خواهد بود. درجه سانتي گراد برابر باشد

:ولتاژ ديود از رابطه زير محاسبه مي شود Tدر دماي o

D D T=0V (T)=V ( )-2.1T

.بر حسب ميلي ولت است VDو گراد بر حسب سانت Tدر اين رابطه

:ولتاژ خروجي برابر است با همچنين

20

o o4 5O A B D D

3

T=0 T=0R +R 100+4.7

V (T)= (V -V )= ( V ( )-V ( )+2.1T)=99T (mV) 0.1T(V)R 2.2

.ولت خواهد بود 10ولتاژ خروجي تقريبا T=100o بنابراين در

:در صورت نياز نکاتی برای باالتر بردن دقت کار دماسنج

.است استفاده كنيد C100و C0ش آن دقيقا كه دماي انجماد و جو) آب مقطر(براي كاليبره كردن از آب خالص -1

:مانند مدار زير. استفاده شود R2بجاي مقاومت براي ثابت نگه داشتن جريان ديود 1mAاز يك منبع جريان -2

:مراحل انجام آزمايش

.ولتاژخروجي را صفر ولت تنظيم كنيد RC1قرار داده و با تنظيم پتانسيومتر C0را داخل يخ 1N4148ديود -1

برابر است؟ 0.1Tآيا ولتاژ خروجي با ). T(دماي اتاق را با يك دماسنج اندازه گيري كنيد. ديود را در دماي اتاق قرار دهيد -2

5.6V

1mA

5k

21

9آزمايش بعنوان منبع جريان OP-AMP استفاده از :هدف .ببنديد IC741با استفاده از را زير مدار

بعنوان منبع جريان OP-AMP ١-٩ شكل

.كنيداندازه گيري را هاطابق جدول زير مقاومتهاي مختلف را در مدار قرار داده جريان عبوري ازآنم

I R2 0.33k

0.82k

1k

2.2k

4.7k

10k

12k

22k

33k

را كه مدار بعنوان منبع جريان درست عمل مي كند يزيممكباتوجه به نتايج بدست آمده حدود مقاومت ما

.عيين نماييدرا ت .اين مقاومت ماكزيمم را از لحاظ تئوري نيز تحليل نموده، با مقدار عملي مقايسه كنيد

22

)امپ از آپ كاربرد غير خطييك (ي دقيق يكسوسازها

يكسو ساز نيم موج وتمام موج مي توان سيگنال هاي در حد Op-Ampسازهاي نيم موج و تمام موج ديودي با استفاده از در يكسو

با اين روش ولتاژ آستانه مدار يكسوساز از تقسيم ولتاژ آستانه ديود بكار . لي ولت را نيز يكسو كردميهاي باالتر از چند ده كيلو هرتز اين مدارات به در فركانس. آيد بدست مي امپ آپرفته در مدار بر گين

ارات قبال به تفصيل در تئوري مد. و محدوديت نرخ چرخش چندان كارآيي ندارندامپ آپدليل افت گين در اينجا دو مدار يكسوساز زير را بسته و آزمايش مي .ي قرار گرفته استمورد بررس 3درس الكترونيك

:كنيم يكسو ساز نيم موج 1- يكسو ساز تمام موج 2-

10آزمايش بعنوان يكسوسازنيم موج OP-AMP استفاده از :هدف

10تئوري آزمايش

در اين .ندك هدايت مي D1امپ مثبت شده و ديود ورودي سينوسي، خروجي آپ در ولتاژهاي مثبت منبعپس . با هم برابر خواهند بود) امپ دو پايه ورودي آپ( حالت فيدبك منفي برقرار و ولتاژ خروجي و ورودي

در حالتي . رسد امپ به خروجي مدار مي سيگنال مثبت ورودي با يك اختالف ناچيز در حد آفست ورودي آپگيرد، لذا امپ منفي شده و ديود در حالت قطع قرار مي امپ منفي باشد، خرووجي آپ كه سيگنال ورودي آپ

در واقع سيگنال .برابر با صفر خواهد شد R3فيدبك منفي قطع و در اين حالت جريان عبوري از مقاومت بار .كند كنند و مدار همچون يك يكسوساز دقيق عمل مي هاي منفي از مدار عبور نمي

هاي باال به دليل آنكه كند و در فركانس ميهاي پايين تر از يك كيلوهرتز به خوبي كار مدار فوق در فركانسدر اشباع منفي قرار دارد، كند بوده و خروجي اصلي امپ در سيكلي كه ولتاژ ورودي منفي است خروجي آپ

.با اعوجاج همراه است

23

موجبعنوان يكسوسازنيم OP-AMP ١-١٠ شكل

10 آزمايش انجام مراحل

و (Va) آپ امپ شكل موج خروجي ،ورودي بعنوان 100Hz فركانس و 100mVp-p با اعمال ولتاژ )1 .رسم نماييد مشاهده وهمزمان را (R3)دوسر بار

.با تعويض جهت ديود، آزمايش را تكرار كنيد )2

6پايه ( امپ رده و خروجي آپفركانس ورودي را باال بو جهت ديود را در وضعيت اوليه قرار داده )3هاي دليل اعوجاج سيگنال در فركانس. در گزارش خود ثبت كنيد تواما ببينيد و مدار را و )امپ آپ

.امپ را بدقت ترسيم كنيد كيلوهرتز خروجي مدار و آپ 1در فركانس ورودي .باالتر را توضيح دهيد

ولت )3(امپ را حدود منفي آپ 4تغذيه پايه Lab-voltبا استفاده از ولتاژ متغير تعبيه شده در برد )4تنظيم كنيد و در حالتي كه ديود در وضعيت نشان داده شده در شكل باال است، مجددا عملكرد

.مقايسه كنيد (3)ثبت و با حالت كيلوهرتز 1يكسوساز را در فركانس

24

11آزمايش بعنوان يكسوسازتمام موج OP-AMP استفاده از :هدف .ببنديد IC741با استفاده از رازير ر مدا

بعنوان يكسوسازتمام موج OP-AMP ١-١١ شكل

:تئوري آزمايش

به منبع ورودي، و ديگري از R3دو فيدبك در طبقه خروجي مي تواند وجود داشته باشد؛ يكي از طريق ) الف :پس. به خروجي اپ امپ اول R5R4 طريق

6 61

3 4 5out s o

R RV V V

R R R

(R6=R5=R4=R3) .اول است طبقهولتاژ خروجي Vo1ه ك

و Vo1 0 =:پس .است وصل D2 و قطع D1 :ورودي مثبت سيكل نيم در

6

3out s in

RV V V

R

و Vin Vo1- = :پس. است قطعD2 و وصل D1: ورودي در نيم سيكل منفي

6 6

3 4 5

1 2out s s s

R RV V V V

R R R

.كه در واقع معادل مدار يك يكسوساز تمام موج است

25

11 آزمايش انجام مراحلورودي، شكل موج خروجي را مشاهده و رسم بعنوان 100Hz فركانس و 1Vp-p با اعمال ولتاژ )1

.نماييد

.را برعكس و آزمايش را مجددا تكرار كنيد D2 و D1جهت ديودهاي )2

.عملكرد مداررا به روش تئوري توجيه نماييد )3

.هاي باالتر را ارزيابي كنيد فركانس ورودي را باال برده و عملكرد مدار در فركانس )4

26

12آزمايش بعنوان تقويت كننده غيرخطي OP-AMPاستفاده از:هدف

.هستند V 4.7زينر D2و D1ديودهاي .ببنديد IC741با استفاده از مدار را زيرمطا بق شكل

بعنوان تقويت كننده غيرخطي OP-AMP ١-١٢ شكل

12ئوري آزمايش ت

همگي خاموش هستند و مدار همچون يك معكوس كننده با D4تا D1در ولتاژهاي ورودي كم، ديودهاي

ميلي 50ميلي ولت )12/600(كه قدر مطلق ولتاژ ورودي از حدود در شرايطي .كند عمل مي )-12(گين

با افزايش بيشتر .يابد تقليل مي )-6(روشن و گين ديناميك مدار به D4و D1بيشتر شود ديودهاي ولت

27

با افزايش بيشتر . يابد تقليل مي )-6/1(نر نيز روشن و گين ديناميك به ي زاقدر مطلق ولتاژ ورودي ديوده

.رود نهايت تقويت كننده عملياتي به اشباع مثبت و منفي ميدر ورودي ولتاژ

12 آزمايش انجام مراحل

.ولتاژهاي خروجي را اندازه گيري نماييدورودي، به DCبا اعمال ولتاژهاي )الفال ميلي ولت معمو 400با توجه به اينكه ولتاژ متغير تعبيه شده در بردبورد در ولتاژهاي كمتر از : تذكر

اهمي و 100سطر اول از يك تضعيف كننده مقاومتي شما يك مقاومت 7مشكل دارد، براي تهيه ورودي به . كيلو اهمي استفده كنيد و ولتاژ متغير دستگاه را پس از تضعيف به مدار اعمال كنيد 2.2يك مقاومت

. دياد داشته باشيد هنگام خواندن ولتاژ ورودي، تضيف كننده به مدار متصل باش

(A Point)مدار ورودي dcولتاژ ولتاژ خروجي اندازه گيري شده

0 mv1± 15 mv±

40 mv± 60 mv±

80 mv±

100 mv± 200 mv± 400 mv±

500 mv± 1 v± 2 v±

4 v±

6 v± 8 v±

متصل Yو ولتاژ خروجي را به پايه Xولتاژ ورودي را به پايه . قرار دهيد XYاسيلوسكپ را در حالت )ب

در اين حالت ورودي مدار به فانكشن ژنراتور متصل شود و موج سينوسي با فركانس يك كيلو هرتز . نماييد

28

با تغيير دامنه ولتاژ ورودي و تغيير مقياس دامنه اسيلوسكپ، منحني مشخصه تقويت .به مدار اعمال شود .كننده غير خطي را در نواحي مختلف ببنيد و در گزارش خود ترسيم كنيد

نوسان سازهاي سينوسينوسان سازهاي سينوسي مداراتي هستند كه بدون نياز به هيچ گونه سيگنال ورودي در خروجي خود يك

به طور كلي شروط به نوسان در آمدن يك حلقه براي توليد يك موج سينوسي به .گنال سينوسي دارندسي :قرار زير است

در اين بخش .فركانس نوسان است ω0و تابع تبديل حلقه بسته مدار T(jω)در رابطه اخير منظور از :گيرند زير مورد بررسي قرار مي اسيالتورهاي زير

) Phase Shift Oscillator (فاز تده شيفنوسان كنن )1 (Wienbridge Oscillator) نوسان كننده وين بريج )2

0

0

1

0

T j

T j

29

13آزمايش بعنوان نوسان ساز وين بريج OP-AMPاستفاده از :هدف

بعنوان نوسان ساز وين بريج OP-AMP ١-١٣ شكل

:مدار فوق داريم با توجه به : بدست آوردن فركانس نوسان

5

1 2 3 5

15 4

5 4

1

1 s=j 1 1

RR R R sC

T sR

R RsC sC

5

1 2 3 5 5

514

5 5 4

11

11

R

R R R j R CRR R

j R C j C

4 5 4 5 , C C C :if R R R

30

2 1 2 30 02

1

11 1 0

1 3

R R R j RCRC

R RCRC j RC

1 2 32 3 1

1

11 2

3

R R RR R R

R

13 مراحل انجام آزمايش .ببنديد IC741با استفاده از مدار را

. را به حالت نوسان درآوريد متر مداربا تنظيم پتانسيو) 1

.فركانس مدار را اندازه گيري نماييد )2

ازرابطه فركانس نوسان را )34 4

1

2f

R Cه و تئوري را با هم مقايسه انذازه گيري شد محاسبه و نتايج

.كنيد

.زمايش را تكرار كنيدمطابق شكل زير موازي و آ R2با مقاومت ديود را دو )4

D2 D1N4001

D1 D1N4001

.با مرحله قبل مقايسه نماييد نتايج را) 5

.ثير استفاده از دو ديود فوق را شرح دهيدأت )6

31

14آزمايش (Phase Shift) بعنوان نوسان شيفت فاز OP-AMPاستفاده از :هدف

.ببنديد IC741با استفاده از مطا بق شكل زيرمدار را

بعنوان نوسان شيفت فاز OP-AMP ١-١٤ شكل

14مراحل انجام آزمايش

و حساس بودن مدار نسبت به مقدار پتانسيومتر را را به حالت نوسان درآوريد با تنظيم پتانسيومتر مدار) 1

. بررسي كنيد

.فركانس مدار را اندازه گيري نماييد )2

رابطه از فركانس نوسان را )31 1

1

2 6f

R C

.و نتايج را مقايسه كنيدكرده محاسبه

با ديود را دوسپس . پتانسيومتر را طوري تنظيم كنيد كه ولتاژ خروجي كمي به حالت اشباع برود )4 آيا از حساسيت مدار كاسته شده است؟ .مطابق شكل زير موازي و آزمايش را تكرار كنيد R5 پتانسيومتر

حالت چقدر است؟دامنه ولتاژ خروجي در اين آيا شكل ظاهري ولتاژ سينوسي قابل قبول است؟

32

D2 D1N4001

D1 D1N4001

.نماييدبا مرحله قبل مقايسه نتايج را) 5

.تاثير استفاده از دو ديود فوق را شرح دهيد) 6

33

اسيالتور كلپيتس: 15آزمايش قويت كننده ترانزيستوري كه با آرايش بيس مشترك ت (COLPITS) كلپيتس شكل زير مداريك اسيالتور

:محقق شده است را نشان مي دهد

Cc

L

rx

RC

+15Vdc

RFC

C2

C1

-15Vdc

RL

Vout

RE

اسيالتور كلپيتس 1- 14ل شكچنانچه درمتن درس گفته شد فركانس نوسان به طورتقريبي وباصرف نظراز اثرات خازني ترانزيستور

:برابراست با

1 2

1 2

1

2

fC C

LC C

ريمر كه مابين كلكتور وزمين قرارگرفته است فركانس نوسان ازيك خازن ت درعمل جهت تنظيم دقيقتر

بنابراين با . شرط نوسان حلقه هم آن است كه گين حلقه بسته مداربزرگتر ازيك باشد. استفاده مي شود

:به صورت زيرنوشت توجه به متن درس شرط نوسان دراين مدار را

2 em x e L C

e x

r1g [N (r +r ) R R ] × 1

N r +r

.است N=(C1+C2)/C1 همچنينو اميتر مقاومت re كه دراين رابطه

34

:مراحل انجام آزمايش

:با مقادير زير مدار راببنديد

C L 1 2 E

x C

R =5.6KΩ, R =10KΩ, L=47μH, C =1nF, C =4.7nF,R =12KΩ, RFC=10mH

r =68Ω, C =47μF, Q=2N2222

.براي نوسان را ازلحاظ تئوري بدست آوريد RLminكرده وفركانس نوسان و DCمدار را حل

.اشت كنيدولتاژ خروجي را مشاهده كرده وفركانس نوسان را يادد

گيري و اندازه را RLminمقدار . را به كمك يك پتانسيومتر آنقدر كم كنيد تا مدار از نوسان بيفتد RLمقدار

.مقدار محاسبه شده مقايسه كنيد با

35

صفحه توضيح شكل شماره شكل

3 آن باالي فركانس معادل مدار و مشترك اميتر كننده تقويت ١-١ شکل 4 مشترك اميتر كننده تقويت شده ساده باالي فركانس معادل مدار ٢-١ شکل 5 نشده پس باي مقاومت با مشترك اميتر كننده تقويت ٣-١ شکل 6 پروب معادل خازن آوردن بدست براي ژنراتور فانكشن به اسيلوسكوپ اتصال مدار ٤-١ شكل

٧ مشترك اميتر كننده تقويت ٥-١ شكل

٩ آن باالي فركانس معادل مدار و كاسكود كننده تقويت ١-٢ شکل

١١ كاسكود كننده تقويت ٢-٢ شکل

١٣ كننده مقايسه بعنوان امپ اپ ١-٣ شکل

١٥ منفي گين با كننده تقويت بعنوان OP-AMP ١-٤ شکل

١٦ OP-AMP خروجي OFFSET ولتاژ تنظيم مدار ١-٥ شکل

١٧ مثبت گين با كننده تقويت بعنوان OP-AMP ١-٦ شکل

١٨ تفاضلي كننده تقويت بعنوان OP-AMP ١-٧ شکل

٢١ جريان بعمن بعنوان OP-AMP ١-٨ شکل

٢٣ موج يكسوسازنيم بعنوان OP-AMP ١-٩ شکل

٢٤ وجم يكسوسازتمام بعنوان OP-AMP ١-١٠ شکل

٢٦ غيرخطي كننده تقويت بعنوان OP-AMP ١-١١ شکل

٢٩ يجبر وين ساز نوسان بعنوان OP-AMP ١-١٢ شکل

٣١ فاز شيفت نوسان بعنوان OP-AMP ١-١٣ شکل