Študentski kotiček—ADALM2000 Naredimo operacijski ojačevalnik iz diskretnih elementov
S sestavljanjem vezij, ki so predstavljeni na spletni povezavi [1] bomo zgradili kompleten operacijski ojačevalnik z visokim ojačenjem odprte zanke. Vse to bomo napravili z nekaj diskretnimi elementi.
Analog Devices, Inc.
Avtorja: Doug Mercer in Antoniu Miclaus
2021-302-17
Potrebni material:
- ADALM2000 [1]Aktivni učni modul
- Razvojna plošča
- Povezovalne žice
- 8,2 kΩ upor (dober približek dobimo, če vežemo 1,5 kΩ in 6,8 kΩ zaporedno)
- 47 kΩ upor
- 100 kΩ upor
- 470 kΩ upor, 2x
- 10 kΩ upor
- 1 kΩ upor
- 22 μF kondenzator, 2x
- 1 μF kondenzator
- 47 nF kondenzator
- Majhen signalni PNP tranzistor (2N3906)
- Majhen signalni NPN tranzistor (2N3904, SSM2212), 3x
Na vaši razvojni plošči sestavite vezje ojačevalnika, kot je prikazano na sliki 1.
-
- Slika 1: Ojačevalnik z visokim ojačenjem
-
- Slika 2: Vezava operacijskega ojačevalnika z visokim ojačenjem na razvojni plošči
-
- Slika 3: Izmerjeni signali operacijskega ojačevalnika z visokim ojačenjem
Nastavitev hardvera
Povežite svoje vezje na ADALM2000 I/O konektor, kot kažejo modri kvadratki na sliki 1. Najbolje je, da ozemljite ostale vhode osciloskopa, ki jih ne uporabljate. SSM2212 NPN uparjen par tranzistorjev uporabimo za Q1 in Q2 tranzistorja.
Procedura
Nastavite sinusni signal frekvence 1 kHz z amplitudo 400 mV peak-to-peak in brez DC prednapetosti (zero offset). Z uporabo osciloskopa na Kanalu 1 opazujmo vhod W1, na Kanalu 2 opazujmo izhod ojačevalnika na RL, opazujte razmerje amplitude in faze med vhodom in izhodom.
Nastavite osciloskop tako, da bo zajel nekaj period vhodnega in izhodnega signala, pri tem nastavimo amplitudo na 500 mV/razdelek.
Slika na osciloskopu bi morala izgledati tako, kot jo vidimo na sliki 3.
Cilj ojačevalnika z ojačenjem 1
S kombinacijo nekaterih vezij lahko zgradimo ojačevalnik z ojačenjem 1. Dodano tokovno zrcalo je ključna izboljšava pri tem enostavnem ojačevalniku.
-
- Slika 4: Ojačevalnik z ojačenjem 1
-
- Slika 5: Generator trikotnega signala, ki nastavlja frekvenco z napetostjo narejen na razvojni plošči
-
- Slika 6: Vhodni in izhodni signal ojačevalnika z ojačenjem 1
Potrebni material:
- ADALM2000 Aktivni učni modul
- Razvojna plošča
- Povezovalne žice
- 15 kΩ upor (povežite 10 kΩ v serijo s 4,7 kΩ)
- Majhen signalni PNP tranzistor (2N3906 ali SSM2220 PNP uporabimo uparjen par) 2x
- Majhen signalni NPN tranzistor (2N3904, uporabite SSM2212 NPN uparjen par za Q1 in Q2; TIP31C je lahko zamenjava za Q5, če nimate dovolj 2N3904 tranzistorjev) 6x
Navodila
Na razvojni plošči sestavite vezje, ki ga kaže slika 4. Povežite vaše vezje na ADALM2000 I/O konektor, kot je prikazano na sliki z modrimi kvadratki. Najbolj je, da ozemljite neuporabljene priključke osciloskopa.
Povezave elementov
Povezave elementov na razvojni plošči so prikazane na sliki 5.
Postopek
Nastavite AWG1 na 1 kHz sinusni signal z amplitudo 2 V peak-to-peak in brez enosmerne prednapetosti. S spremljanjem Kanala 1 na osciloskopu si poglejte vhodni signal na priključku W1. S spremljanjem Kanala 2 na osciloskopu spremljajte izhod ojačevalnika. Bodite pozorni na izhodno amplitudo in fazo signala glede na vhodni signal.
-
- Slika 7: Električna shema operacijskega ojačevalnika
-
- Slika 8: Izgled tiskanega vezja operacijskega ojačevalnika
Nastavite osciloskop tako, da boste zajeli več period signala za vhodni in izhodni signal pri tem nastavite vhodno občutljivost na 1 V/razdelek.
Primer signala, ki ga boste videli na osciloskopu vidite na sliki 6.
Vprašanja
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?
Analog Devices za pravilne odgovore ponuja nagrado: ADALM2000 v vrednosti 210,00 USD!
Pošljite odgovore na uredništvo revije Svet elektronike.
Izmed prejetih odgovorov bomo izžrebali 3 srečne dobitnike in jim nagrado poslali po pošti!
Dodatek: Bolj napredne verzije tiskanega vezja
Datoteke za tiskano vezje za ta poizkus lahko najdete na ADI GitHub education tool repositoriju za experiment board designfiles [4]. Slika sheme tiskanega vezja je prikazana na sliki 7, fotografija narejenega tiskanega vezja pa na sliki 8.
Na tiskanem vezju smo uporabili standardni 8-pin DIP priključke. Tako lahko TIV vtaknete v razvojno ploščo namesto operacijskega ojačevalnika.
O avtorju
Doug Mercer je diplomiraliz elektronikena Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) leta 1977. Odkar se je pridružil podjetju Analog Devices leta 1977, je naredil posredno ali neposredno več kot 30 proizvodov v sektorju pretvornikov signalov. Poleg tega je lastnik 13 patentov. Dobil je položaj ADI Fellow leta 1995. Leta 2009 je iz rednega delovnega časa prešel v svetovanje pri ADI kotzaslužni sodelavec in še vedno dela pri programu Active Learning Program. Leta 2016 je bil imenovan kot Engineer in Residenceznotraj ECSE oddelka pri RPI. Njegov email naslov je:doug.mercer@analog.com.
O avtorju
Antoniu Miclaus je sistemski aplikacijski inženir pri podjetju Analog Devices, kjer dela na ADI akademskih programih, pa tudi v ugnezdenih programskih aplikacijah za Circuits from the Lab®, QA avtomatizacija in procesnem managementu. Podjetju Analog Devices se je pridružil Februarja 2017 v mestu Cluj-Napoca, Romunija. Trenutno je magistrski študent na Babes-Bolyai University, diplomiral je iz elektronike in telekomunikacij na Technical University of Cluj-Napoca. Njegov email je:antoniu.miclaus@analog.com.
Viri:
https://www.analog.com/en/analog-dialogue/studentzone.html
https://www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/ADALM2000.html
https://ez.analog.com/studentzone
https://github.com/analogdevicesinc/education_tools/tree/m1k-accessory-boards/experiment-boards
