COMPARATOARE DE TENSIUNE CU AO FARA REACTIE

COMPARATOARE DE TENSIUNE CU AO FARA REACTIE

I. OBIECTIVE

a)      Determinarea caracteristicilor statice de transfer in tensiune pentru comparatoare cu AO fara reactie si cu RP.

b)      Determinarea tensiunilor de iesire in functie de configuratia circuitelor si de tensiunile de intrare.

c)      Determinarea efectelor modificarii tensiunilor de alimentare si de referinta si a valorii rezistentelor de reactie, asupra caracteristicilor statice de transfer in tensiune ale comparatoarelor.

d)      Deducerea efectului zgomotului suprapus peste tensiunea de intrare asupra comutarilor comparatoarelor

II. COMPONENTE SI APARATURA

Se foloseste montajul experimental echipat cu doua amplificatoare operationale de tip 741 (avand      configuratia si semnificatia terminalelor explicitata in Fig. 1.), un potentiometru de 10KW, rezistente de diferite valori si un condensator de 10nF. Pentru alimentarea montajului folosim o sursa dubla de tesiune continua stabilizata, reglabila, iar ca sursa de semnal sinusoidal, un generator de semnale (versatester). Pentru vizualizarea tensiunilor avem nevoie de un osciloscop catodic cu doua canale iar pentru masurarea unor tensiuni continue de un voltmetru de c.c.

NC      - neconectat

NUL      - compensare offset

IN-      -intrare inversoare

IN+      - intrare neinversoare

V^-      -tensiunea de alimentare negativa

V⁺      -tensiunea de alimentare pozitiva

OUT      -iesire

Fig. 1. Configuratia si semnificatia terminalelor AO 741

III. SUPORT TEORETIC

Experimentele se bazeaza in principal pe sectiunea 'Circuite de comutare cu AO' din cursul de Dispozitive electronice.

1. Oltean, G., Dispozitive si circuite electronice. Dispozitive electronice, Risoprint, Cluj-Napoca, ISBN 973-656-433-9, 316 pag, 2003, retiparita in 2004

2. https://www.bel.utcluj.ro/rom/dce/goltean/de/de.htm 

3. Miron, C., Introducere      in circuitele electronice, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1983.

IV. EXERCITII PREGATITOARE

P1. AO fara reactie

Ce valoare poate lua v_O pentru schema din Fig. 2, in situatiile:

- ambele intrari in gol

- o intrare in gol si una la masa

- ambele intrari la masa

Sa nu uitam ca amplificarea proprie AO este foarte mare; la AO de tip 741

P2. Comparatoare cu AO fara reactie

P2.1. Comparator inversor

In continuare ne referim la circuitul din Fig. 3. cu V⁺=12V, V^- = -12V.

A. Cronograme

Cum arata v_O(t) daca v_I(t) este tensiune sinusoidala cu aplitudinea de 5V si frecventa 200Hz, pentruV_REF=0V? Dar pentru V_REF=4V?

Ce valoare are tensiunea de prag V_P (valoarea v_I la care au loc comutarile comparatorului)?

Cum arata v_O(t) daca aplitudinea v_I devine 1V, celelalte valori ramanind ca mai sus?

B. CSTV

Cum arata CSTV v_O(v_I) pentru V_REF=0V?

Cum se modifica CSTV daca V_REF devine 4V? Dar -4V?

C. Efectele modificarii V_Al

Cum arata v_O(t) pentru v_I sinus cu amplitudinea de 8V si frecventa de 200Hz, V_REF =0V, daca V⁺=+9V, V^- = -9V? Dar daca V⁺=+15V, V^- = -9V?

P2.2. Comparator inversor in prezenta zgomotului

Dorim sa studiem efectul zgomotului suprapus peste tensiunea utila asupra comutarilor comparatorului fara reactie. Pentru aceasta, in Fig. 4 semnalul de intrare in comparator (v_I) se obtine prin insumarea tensiunii utile de forma sinusoidala (v_s), de amplitudine 10V si frecventa 200Hz cu un semnal aproape triungiular v_zg (considerat zgomot) de amplitudine 2,2V si frecventa 2,7KHz. Insumarea se face cu ajutorul rezistentelor R₁ si R₂. Tensiunea de zgomot este generata de      circuitul basculant astabil incadrat cu linie punctata

Desenati cronogramele v_s, v_zg si v_I.

Considerand tensiunea de prag a comparatorului de 4V cum arata v_O(t) ?

P2.3. Comparator neinversor

Desenati schema unui comparator de tensiune neinversor, cu posibilitatea reglarii V_P intre V⁺      si V^-.

Cum arata CSTV pentru comparatorul neiversor cu V_P=0V ?

V. EXPERIMENTARE

E1. AO fara reactie

Se construieste schema din Fig. 2.

Montajul se alimentaza diferential cu V⁺=+12V, V^- = -12V de la sursa dubla de tensiune continua stabilizata

Cu voltmetrul de c.c. se masoara v_O in situatiile:

-ambele intrari in gol

-o intrare in gol si una la masa

-ambele intrari la masa

E2. Comparatoare cu AO fara reactie

E2.1. Comparator inversor

Se construieste schema din Fig. 3.

Montajul se alimentaza diferential cu V⁺=+12V, V^- = -12V de la sursa dubla de tensiune continua stabilizata

[V], [Hz] de la versatester.

Din P se regleaza valoarea tensiunii de referinta V_REF, care se masoara cu voltmetru de cc.

A. Cronograme

Cu osciloscopul calibrat se vizualizeaza v_I(t) si v_O(t) pentru V_REF=0V si pentru V_REF=4V.

Se modifica amplitudinea v_I la 2V.

Se vizualizeaza v_O(t) si v_I(t) cu V_REF=4V.

Pentru amplitudinea v_I de 8V si V_REF= -4V se vizualizeaza v_O(t) si v_I(t).

B. CSTV

Se fixeaza [V], [Hz] si V_REF=0V.

Cu osciloscopul calibrat in modul de lucru Y-X se vizualizeaza CSTV v_O(v_I), aplicand celor doua intari X si Y ale osciloscopului , tensiunile v_I(t), respectiv v_O(t).

Se vizualizeaza CSTV si pentru V_REF=4V, v_I(t) ramanand aceeasi.

Se vizualizeaza CSTV si pentru V_REF= -4V, v_I(t) ramanand aceeasi.

C. Efectele modificarii V_Al

Se alimenteaza montajul cu tensiunea diferentiala V⁺=+9V, V^- = -9V.

[V], [Hz] de la versatester.

V_REF=0V, prin actionarea P.

Cu osciloscopul in modul de lucru Y-t se vizualizeaza v_I(t) si v_O(t)

Se modifica tensiunile de alimentare astfel: V⁺=+15V, V^- = -9V.

Se vizualizeaza v_I(t) si v_O(t).

E2.2. Comparator inversor in prezenta zgomotului

Se construieste schema din Fig. 4.

Se alimenteaza circuitul la V⁺=+12V, V^- = -12V.

Din P se regleza V_REF =V_P=4V. (masurata cu un voltmetru de c.c.).

Se vizualizeaza simultan v_zg si v_I, actionand din butoanele de sincronizare pentru obtinerea unei imagini cat mai stabile pe ecranul osciloscopului.

Se repeta vizualizarea si pentru tensiunile v_I si v_O.

E2.3. Comparator neinversor

Se construieste schema desenata de voi la P1.3.

[V], [Hz] de la versatester.

Din P se regleaza valoarea tensiunii de referinta V_REF, care se masoara cu voltmetru de cc.

Se vizualizeaza v_I(t) si v_O(t) pentru V_REF=0V.

Se vizualizeaza CSTV v_O(v_I) pentru V_REF=0V.

In continuare se realizeaza aceleasi experimente ca in sectiunea E1.2.

VI. REZULTATE

R1. AO fara reactie

v_O in cele trei situatii de la E1.1.

Cum explicati faptul ca v_O in toate cazurile de mai sus ?

R2. Comparatoare cu AO fara reactie

R2.1. Comparator inversor

A. Cronograme

v_I(t) si v_O(t) pentru amplitudinea v_I de 5V, V_REF=0V, respectiv V_REF=4V.

Ce valori are tensiunea de prag V_P a comparatorului in cele doua situatii de mai sus? V_P se deduce de pe cronogramele v_I si v_O astfel: se determina valorile instantanee ale v_I la momentele de timp la care au loc comutarile comparatorului.

In ce relatie se afla V_P si V_REF?

v_O(t) pentru amplitudinea v_I=1V, V_REF=4V.

De ce v_O(t) nu mai este tensiune dreptunghiulara

V_P=?

B. CSTV

CSTV pentru V_REF=0V, 4V, -4V.

Dupa care axa a sistemului de coordonate v_I-v_O se deplaseaza CSTV daca se modifica V_REF? De ce ?

C. Efectele modificarii V_Al

v_I(t) si v_O(t) pentru V⁺=+9V , V^- = -9V, respectiv V⁺=+15V , V^- = -9V.

Care este efectul modificarii tensiunii de alimentare asupra V_P.

Cum se modifica valorile maxima V_OH si minima V_OL a tensiunii de iesire a comparatorului daca se modifica tensiunile de alimentare? Comparati si cu valorile V_OH, V_OL obtinute la punctele A si B.

R2.2. Comparator inversor in prezenta zgomotului

v_zg(t) si v_I(t)

v_I(t) si v_O(t)

Comparati forma v_O(t) cu forma v_O(t) obtinuta la R2.1., A, pentru V_REF=4V.Ce deosebiri apar? Din ce cauza apar aceste deosebiri?

R2.3. Comparator neinversor

v_I(t) si v_O(t)

CSTV

Prin ce se deosebeste CSTV de cea obtinuta la sectiunea 1.2.?

Prezentarea rezultatelor este similara cu cea de de la R1.2.

Este o reala placere sa lucrezi cu comparatoare de tensiune cu AO, nu-i asa? Daca impartasiti acceasi parere, transmiteti-le-o tuturor prietenilor si cunoscutilor, iar daca nu . . . pastrati o tacere ingaduitoare.