V reviji Svet elektronike št. 302 smo v članku Študentski kotiček objavili nagradni vprašanji.
AX elektronika d.o.o.
Analog Devices, Inc.
2022-304-8
Za vezje na sliki 1, kakšno je ojačenje vhodnega signala W1, na izhod, ki ga vidimo na RL? Katera komponenta nastavlja to ojačenje?
Spremenite vrednost kondenzatorja C3. Kako večja ali manjša vrednost kondenzatorja vpliva na frekvenčni potek?
Prejeli smo več odgovorov, večina je bila pravilnih, objavili pa bomo dva odgovora, kjer sta se avtorja odgovorov malce bolj potrudila in vezje iz slike 1 tudi analizirala v LTSpice programu.
Po tehtnem premisleku in žrebu smo se v uredništvu odločili, da nagrade prejmejo: Aleš Simonič, prof. Jože Polak, Boštjan Tovšak
Avtor: Aleš Simonič
Pozdravljeni,
sem študent na Fakulteti za elektrotehniko in sem zasledil nagradno igro v vaši reviji v prispevku z naslovom Študentski kotiček—ADALM2000 Naredimo operacijski ojačevalnik iz diskretnih elementov.
Najprej bi rad opozoril na napako v shemi zaradi katere vezje ne deluje kot bi moralo. Označeno vozlišče ne sme biti vozlišče, slika 2.
Odgovor na 1. vprašanje (kaj določa ojačenje)
Ojačanje določata upora R2 in R1 in je enako -R2/R1, dejanska vrednost ojačenja je 4,7.
Odgovor na 2. vprašanje (vpliv kondenzatorja C3 na frekvenčno karakteristiko vezja):
Manjša kapacitivnost: vezje začne oscilirati, ni več stabilno
Večja kapacitivnost: kondenzator deluje kot nizkoprepustno sito in posledica je, da na izhodu ne dobimo več želenih frekvenčnih komponent, če je ta frekvenca že izven delovanja sita. Večja kot je kapacitivnost, manjša je zgornja frekvenčna meja vezja (večja kot je kapacitivnost, manjša je impedanca C3)
Ker diskretnih komponent nisem imel na voljo, sem vezje simuliral v programu LTSpice.
Vprašanje 1, slika 3.
Vprašanje 2: (simuliranje več različnih vrednosti kondenzatorja C3), slika 4.
Avtor: prof. Jože Polak
Uporabljen simulator: LTspice
Vprašanje 1: Kolikšno je ojačenje vezja, če na vhod W1 priključimo sinusno napetost VW1=400mV frekvence 1kHz?
Odgovor 1: Ojačenje pri nastavljenih pogojih: (formula 1)
Analiza 1: S povečanjem frekvence na f=4kHz izhodni signal nima več sinusne oblike.
Če bi zmanjšali amplitudo vhodnega signala na VW1=100mV, bi pri frekvenci 8 kHz na izhodnem priključku 2+ imeli še zadovoljivo sinusno obliko.
Zaključek Analiza 1:
Pri konstantnem ojačenju vezja z manjšo amplitudo vhodnega signala povečamo zgornjo frekvenčno mejo ojačenega signala. Zato je očitno, da vezje predstavlja invertirajoči operacijski ojačevalnik z dvema z dvema zunanjima uporoma R1 in R2, s katerima nastavljamo ojačenje.
Vprašanje 2: S katero komponento lahko spreminjamo ojačenje?
Odgovor 2: Ojačenje je odvisno od upornosti R1 in R2 (formula 2)
Običajno spreminjamo ojačenje s spreminjanjem vrednosti upornosti v povratni vezavi, torej R2.
Vprašanje 3: Kakšen vpliv ima kondenzator C3?
Odgovor 3: V primeru, da ne bi uporabili kondenzatorja C3, bi ojačevalni sistem zanihal. Če bi povečevali kapacitivnost kondenzatorja C3, bi zmanjševali zgornjo frekvenčno mejo ojačenja.
Oscilograma na Sliki 5 in Sliki 6 prikazujeta frekvenčno in fazno analizo ojačevalnika. Slika 6 prikazuje odziv, kjer je kondenzator C3=47nF, slika 7 pa odziv pri C3=470nF. Frekvenčno območje je od 10Hz do 10MHz.
Zaključek
Prav zanimivo nalogo so nam dali v podjetju Analog devices. In tudi zanimivo nagrado. ADALM2000 je multifunkcijska naprava, ki se priključi na USB in nam lahko služi kot generator signalov oziroma kot merilno mesto, saj med drugim vsebuje 16 kanalni logični analizator in dvokanalni osciloskop.
Vsi nagrajenci bodo po pošti prejeli ADALM2000, ki ga je sponzorirali podjetje Analog Devices. Čestitamo! In hkrati vabimo bralce, da sodelujejo tudi pri naslednjih nagradnih igrah, ki jih bomo objavili v reviji Svet elektronike.
