1 / 95

◎ 電 子 實 習 ( 二 ) 項 目 :

◎ 電 子 實 習 ( 二 ) 項 目 :. 1 、運算放大器 ( 暨 LM741 元件 ) 簡介 . 2 、反相放大器 / 非反相放大器 / 電壓隨耦器 測試 . 3 、輸入阻抗 / 輸出阻抗 /S.R. 參數 測試 . 4 、頻率響應 /GBP 值 測試 . 5 、輸出偏移電壓 / 零位補償電路 測試 . 6 、差量電壓放大器 / 加法電路 / 減法電路 測試 . 7 、儀表放大器 測試 . 8 、積分器 / 微分器 測試 . 9 、比較器 / 史密特觸發電路 測試 . 10 、無穩態 / 雙穩態 / 單穩態多諧掁盪器 測試 .

bella
Download Presentation

◎ 電 子 實 習 ( 二 ) 項 目 :

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ◎ 電 子 實 習 (二) 項 目 : • 1、運算放大器(暨LM741元件)簡介. • 2、反相放大器/非反相放大器/電壓隨耦器 測試. • 3、輸入阻抗/輸出阻抗/S.R.參數 測試. • 4、頻率響應/GBP值 測試. • 5、輸出偏移電壓/零位補償電路 測試. • 6、差量電壓放大器/加法電路/減法電路 測試. • 7、儀表放大器 測試. • 8、積分器/微分器 測試. • 9、比較器/史密特觸發電路 測試. • 10、無穩態/雙穩態/單穩態多諧掁盪器 測試. • 11、三角波產生器 測試. • 12、韋恩電橋掁盪器暨其它掁盪電路 測試. • 13、計時器 IC 555 應用電路.

  2. 實習一：反相放大器測試

  3. 實 習 步 驟 ： • Vi與RL未接，示波器DC檔測VO 。 VO近似__________________。 • 令Vi = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi 、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = _______________ 。 • 【註】：示波器CH 1設定0.5V/DIV，CH 2設定5V/DIV、再按【反相】【INV】鍵，看CH 1與CH 2在示波器螢幕上的波形是否重疊吻合？若重疊吻合則代表Av = －10 。 • 【注意】：若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP 壞了。 • RL = 10k接上，示波器測Vo與Vi， Av = Vo/Vi = _______________ 。 • RL = 100k接上，示波器測Vo與Vi， Av = Vo/Vi = _______________ 。 • 將Vi掁幅調大(例：2V峰值)，直至VO上、下截波失真，記錄VO波形與值，此時示波器CH 2【INV】鍵鬆開、定好時基線、用DC交連測。 • ＋VO (Max ) = _______________ ，－ VO (Max ) = ________________ 。 • 改Vi = 直流0.5V，示波器測Vo與Vi， Av = Vo/Vi = _______________ 。 • 改R f = 20 kΩ，重覆步驟2、但Vi要調小一些， Av= Vo/Vi = ___________ 。 • 改電路為非反相放大器，R = 1 kΩ、R f = 10 kΩ、RL不接，重覆步驟2、 • Av= Vo/Vi = _______________ 。 • 注意事項： • 1、電路用到雙電源，請將電源供應器選在串聯(SERIES)同步模式。CURRENT • 旋鈕調在9點鐘方向(最大電流約數百m A)。 • 2、Vi = 直流0.5V：將訊號產生器上的波形鍵鬆開後再調DC OFFSET旋鈕(拉起來調)，同時用示波器 CH 1 接在Vi 。 • 3、741的 ±Vcc ( max ) = ± 22V，741C的 ±Vcc ( max ) = ± 18V，本實驗室的 ±Vcc用 ± 10V，是為避免超過10V的電壓不小心加到訊號產生器的輸出端，燒壞訊號產生器。

  4. Vi與RL未接

  5. 令Vi = 0.5V峰值

  6. RL = 10k

  7. RL = 100k

  8. 改R f = 20 kΩ，重覆步驟2

  9. 改電路為非反相放大器，R = 1 kΩ、R f = 10kΩ、RL不接，重覆步驟2

  10. 實習二：Ri/Ro/S.R.參數測試

  11. 實 習 步 驟 ： • (一)測Ri • ±Vcc用 ± 10V，先測OP好、壞，將訊號產生器先略過RX 接到Vb，令Vb = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vb、CH 2測Vo， Av = Vo/Vb = _______________ 。 • 【註】：若Av = －10，則表示OP 好的，若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP 壞了或是電路接錯。 • 再將訊號產生器如圖接上，Va = 0.5V峰值，示波器測Va與Vb，Va = __________ 、Vb = _________，則Ri = _________ 。 • 公式：Vb = Va × RI ÷ ( RX ＋ RI ) • 改RX 與R = 2k，重覆步驟2， Va = ____ 、Vb =_____ ，則Ri = __________ 。 • (二)測Ro：將電路圖上的RX 去掉。 • 此電路為反相放大器，改R = 10 kΩ、R f = 1 kΩ、RL不接，令Vi = 0.1V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi 、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = _______ ，Vo = _________ 。 • 再將RL = 10Ω接上，重覆步驟4，Vo 稱VL= ________，則Ro= ________ 。 • 公式：VL= VO × RL ÷ ( RO ＋ RL ) • 將Vi改5V峰值，則Vo波形會載波，Io(max) = Vo(max) / RL = ____。RL = 10Ω。 • (三)S.R.參數測試：將電路圖上的RX 去掉，R = 1 kΩ、R f = 10 kΩ、RL不接。7、令Vi = 0.5V峰值、f = 1k HZ方波，示波器CH 1測Vi 、CH 2測Vo，記 • 錄Vo波形 = _________ ，則S.R. = ΔVo/Δt = _________ 。 • 8、改Vi的頻率 f = 10 k Hz，重覆步驟7，Vo波形 = ____ ，則S.R. =______。 • 9、改Vi的頻率 f = 100k Hz，重覆步驟7，Vo波形 = ____ ，則S.R. =______。 • 10、改Vi = 0.5V峰值弦波，頻率 f由10 k Hz往上調大，直到Vo波形變成三角波，記錄Vo波形 = ____ ，則三角波的斜率 = S.R. =______。 • Q&A：對放大器而言，若Vi為弦波，卻得Vo為三角波，試問原因為何？

  12. 《ㄧ.》S.R(Slew Rote 移動率) 定義：S.R≡ 意即：Vi變化時,Vo的變化速率　 亦：電路所能給Vo的最大變化率 EX： ▲S.R=定值 註：741的S.R=0.5~1V/μs EX：上例已知S.R=1V/μs casel若f=1kHz→ Vo波形 Ans：S.R= 1V/μs= ∴Δt=20μs T=1/f=1 s T/2=500μs Vi Av=-10 Vo 方波

  13. EX：f=10kHz Vo 波形 Ans： 的比例大 失真明顯 EX：若f=10kHz Vo 波形? Ans:T/2=10μs而變化20V的ΔVo 需20μs得Δt Vo嚴重失真成三角波 Vo（理）=Vi*Av 若Vo=弦波 完成Vm‧sinωt（峰值） EX：若Vo（理）=10V峰值弦波 已知S.R=1V/μs

  14. Cas1:若f=1kHz Vo波形? Ans:（作圖）T=1/f=1ms=1000μs

  15. Cas2:若f=50kHz Vo波形? Ans:（作圖）T=1/50ms=20μs

  16. Ques:放大器,若Vi為弦波,卻得Vo為三角波,原因? Ans:1.電路的S.R太小 2. Vi的f大 ▲要弦波Vo不失真 原點的變化率＜S.R 弦波Vo= Vm‧sinωt 不失真: ; ω‧Vm＜S.R ω＜S.R/Vm or f= S.R/2πVm

  17. 最大不失真頻率:f(max)=S.R/2πVo(p)(Vo的峰值)

  18. 已知S.R=1V/μs,若Vi=1V峰值,弦波 f(max)=? Sol:Av=-Rf/R=-10 Vo(p)=Vi(p)*∣Av∣ =1V*10=10V f(max)=S.R/2π* Vo(p) =(1V/μs)/6.28*10V =1/62.8 示波器螢幕顯示圖

  19. 實習三：頻率響應與GBP值參數測試

  20. 實習步驟： • (一)測電壓增益Av： • ±Vcc用 ± 10V，先測OP或是電路好、壞，將訊號產生器接到Vi，令Vi = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = _______________ 。 • 【註】：若Av = －10，則表示OP 好的，若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP 壞了或是電路接錯。 • 此電路為反相放大器，Av = Vo/Vi = － R f / R 。 • (二)測頻帶寬度BW： • 重令Vi = 50 mV峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器用DC交連方式，CH1測Vi、CH2測Vo，微調頻率f使Vo與Vi剛好完全反相， Av = Vo/Vi = － 10，此時Vo記做VO (mid ) =____________。 • 將Vi的頻率f往上調，使Vo變為1/ VO (mid ) (≒0.7 VO (mid ) )，此時f稱做fch=___________。 • 再將Vi的頻率f往下調，會發現Vo皆等於VO (mid ) 。 • 因為OP為直流放大器，∴頻帶寬度BW = fch = ___________ 。 • (三) GBP = Av × BW • 7、上述之測試，GBP = Av × BW = ____________ 。 • 8、將R f 改成5kΩ (用兩個10kΩ並聯)，重新測Av = __________ ， • 頻帶寬度BW = __________ ，GBP = Av × BW = ____________ 。 • 9、改R為5kΩ、R f 為10kΩ，重新測Av = __________ ， • 頻帶寬度BW = __________ ，GBP = Av × BW = ____________ 。 • 10、步驟7、8、9、所測得之GBP值是否相同？ • 註：3dB點之Vo，若失真成三角波，則應將Vi電壓調小，重新測試。 • Q&A：如何測量放大器的頻帶寬度BW？

  21. 參數GBP﹤Gain Bandroidth Product﹥ GBP=Av*Bw=定值 EX:741 A=2*105 BW=5Hz GBP=2*105 *5Hz=1MHz 另例如右圖: 分析:Av=-Rf/R=-10 BW=GBP/∣Av∣ =1MHz/10=100kHz EX:若上題Rf=100kΩ ∴ BW=GBP/100=10kHz 741

  22. ▲電路中的電容效應 1.延遲訊號的反應時間限制了電路的反應速率,為了S.R參數的定義依據 2.對訊號造成分流or衰減Vo變小(不是失真),即Vo的功率變小,為頻寬BW定義依據 △BW的定義: 半功率點＜-3dB點＞的頻率範圍

  23. Po=Vo2/RL Po=由1變到1/2 即Vo變為來的1/√2倍

  24. △如何測頻寬：（BW） 1.Vi加弦波，電壓大小適當，f先置中頻帶；示波器測Vo記Vo(mid) 2.調f↑，使示波器測Vo=變為來的1/√2 Vo(mid)，此時之f稱fH 3.調f↓找fL 4.BW= fL ~ fH

  25. △實務上： 1.f先置中頻，微調Vi大小使Vo(mid)，在示波器螢幕上呈整數滿格子數，ex:5格，再調f，使Vo變0.7倍，即0.7*5=3.5格→此f即為半功率f

  26. 已知參數GBP=1 v/μs→BW=?

  27. Ans：理論BW=GBP/｜Av｜=1MHz/10=100kHz（ fH） 測試時： 1.若Vi=0.1V(P) 由S.R.參數可知 fmax=S.R./2πV(P) =(1v/μs)/0.28*1V =1/6.28MHz，知fH＜fmax →可測到真正的fH 2.若Vi=1V(P)→最大不失真頻率fmax=16kHz →fH＞fmax →測不變真正的fH

  28. 實習四：輸出偏移電壓與零位補償電路測試

  29. 實習步驟： • (一) 先測OP或是電路好、壞： • 接上圖(1)，±Vcc用 ± 10V，將訊號產生器接到Vi，令Vi = 0.5V峰值、f = 1～5k HZ弦波，示波器CH 1測Vi、CH 2測Vo， Av = Vo/Vi = ________ 。 • 【註】：此電路為反相放大器，Av = Vo/Vi = － R f / R，若Av = －10，則表示OP 好的，若Vo ≒ 0、Vi 、＋Vcc 、－Vcc ，則表示OP或電路故障。 • (二)測輸入偏移電壓V io，與輸入偏壓電流IB： • 2、接上圖(2)，示波器用DC交連方式測Vo，V io= Vo =__________。 • 【註】IC741，A=2×105 ，IB = 80 nA(典型值) 。 • 3、接上圖(3)，示波器用DC交連方式測Vo，IB = Vo/R f =__________。 • (三)外加補償電阻Rc補償偏壓電流的影響: • 4、令上圖(1)之Vi = 0，示波器用DC交連方式(或用數位電壓表DCV檔)測Vo， • 此Vo稱VO(offset) ，VO(offset) = _______________。 • 5、在「＋」端前加Rc =R∥R f = 1kΩ，重測Vo，VO(offset) = __________。 • (四)IC零位補償接腳補償：步驟5中Rc去掉。 • 6、令上圖(1)之Vi = 0，VO(offset) = _____，由IC接腳補償能否使Vo補償至0？

  30. 7、改圖(1)之R與R f 如下表，測VO(offset) ，能否使Vo補償至0？ • RR f Av未補償前VO(offset) 能否使Vo補償至0？1k10k－1010k100k－10100k1M－101M10M－10【註】IC741補償方法：第1、5腳接VR10k兩端、中間接第4腳(即－Vcc)。 (五)外置補償電路補償： • 8、反相放大器：圖(1)之第3腳不接地，改接VR10k之中間接腳、VR10k兩端各接1MΩ電阻到＋Vcc與－Vcc，調VR10k使當Vi=0時Vo=0，問：能否使Vo補償至0？ • 9、非反相放大器：、、、類推。 • 註：測試順序：一、四、三、二(3、2)，改圖(3) R f = 10MΩ。

  31. 一.輸出偏移電壓Vo(offset) 產生的原因： 1.內部的： Vo=Vi*A (I)理想Vo=0 (II)若≠0，稱為 Vo(offset)→是直流

  32. 即 等效成：

  33. 又等效成： 輸入偏移電壓，極性不確定

  34. 2.外部的： △OP做放大器，需接負回授(虛接地)如下

  35. (i)Vio的影響： Vio * Av(非反) = (1+Rf/R)

  36. 輸入偏壓電流《 I（+）or I （-）》的影響：

  37. V(+) = V(-) = 0V ∴IR=0，∴I(-)=If 而Vo (offset)=If * Rf=I(-) * Rf 平均偏壓電流：(I(-)+I(+))/2 註：741，IB=80nA(典型值) EX：設I(-)=80nA，(1)若Rf=10kΩ→ Vo (offset) =I(-) * Rf=80nA*10kΩ=800μV=0.8mV (2)若Rf=10MΩ→ Vo (offset)=I(-) * Rf =80nA*10MΩ=800mV→ so big

  38. ▲補償I(-)影響的方法，在(+)端前加Rc

  39. Vo (offset)=If * Rf-I(+) * Rc V(+) = V(-) =-I(+) * Rc IR=(0-V(+))/R If=I(+) –IR 若Rc用R//Rf的大小 Vo (offset)=〔 I(-) - I(+) 〕* Rf = Ios* Rf 理想：I(-) = I(+) 定義：輸入偏壓電流 Iio=｜I(+) - I(-) ︱ P.S：741， Iio =20nA(典型)

  40. 二.補償方法： 1.Ic接腳補償(查資料單)調VR=10k，使Vi=0時，Vo=0 2.外部補償(略)(註：環境中的雜訊源)

  41. 2.測Vo (offset)時：示波器可能呈現情形如上圖，其直流準位即為Vo (offset) 3.若干擾嚴重(1)檢查各接地點(2)用手〝接〞地點，輔助接地

  42. 步驟七： Vio*(1+Rf/R)+I(-)*Rf Vio：1mv(741典型值)，正負皆有可能(設-1mv) ；I(-)：80nA，永正(741典型性) 則(-1mv) *(11)+ 80nA *10kΩ = -10.2mv (-1mv) *(11)+ 8mv = -3mv (-1mv) *(11)+ 80mv = 69mv (-1mv) *(11)+ 800 = 789mv 上表各項之理論值

  43. 實習五：差 量 電 壓 放 大 電 路 測 試

  44. 實 習 步 驟 ： • (一) 先測OP或是電路好、壞：參考之前之實習項目，±Vcc用 ± 10V。 • (二) 反相加法電路測試：做交流測試，直流測試略。 • 接上圖(1)，令V1 = 200mVP、V2 = 100 mVP、示波器測Vo =_____ 。V1與V2產生方法如圖(4)，將訊號產生器調200mV峰值、f = 1～5k HZ弦波，接到兩個100Ω的串聯電阻上做分壓。 • (三) 非反相加法電路測試： • 接上圖(2)，V1與V2同上，示波器測Vo =________________ 。 • (四) 減法電路測試： • 接上圖(3)，V1與V2同上，示波器測Vo =________________ 。 • (五) 差量電壓放大電路測試： • 4、圖(3)中，改R f = 100 kΩ，令V1－V2 = 100mVP，示波器測Vo =___________， • 差量電壓增益Ad = Vo / (V1－V2) = ___________。 • 5、再令V1 = V2 = 1 VP，(此稱共模電壓VC)，示波器測Vo =___________， • 共模電壓增益A C= Vo / VC ___________。 • 6、共模拒斥比CMRR = Ad / AC = _____________。

  45. 一.單端輸入：

  46. 二.雙端輸入(可抑制雜訊波放大)

  47. 三.基本電路

More Related