laborator 1 sica
DESCRIPTION
lab 1 SICATRANSCRIPT
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.
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
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
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.
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
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
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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]
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
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
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
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
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.