Vak: Labo elektro Pagina 1 / /

Transcriptie

1 Vak: Labo elektro Pagina 1 / / Verslag Comperatoren of Niet-lineaire schakelingen. 1. Opgave. Poog de schema s door beredenering en metingen te analyseren. 2. Het schema (1) U v U- U De voorbereiding. We stellen voor dat U- de ingang is en U+ de referentie spanning is. We bepalen de omklap spanning. Dit is de spanning waardoor de uitklapt van +U sat naar -U sat of van -U sat naar +U sat. We kunnen U uit bepalen door een formule. Na beredenering kwam ik tot volgende formule. U uit = (U+ - U-).Au hierbij is Au = We krijgen dus ofwel +of - U sat Indien de beide spanningen gelijk zouden zijn. Kunnen we de uitgang niet vooraf bepalen. Dit komt door de spanning die de opamp levert zonder offset. 4. De metingen. We meten waarden waarbij we telkens de (U+) vast houden en dan ingangssignaal (U-) veranderen. We aanschouwen volgende tabel. U reff (v) U in (v) U uit verw -of + u sat U uit gem -of + u sat 0 0? +U sat U sat - U sat U sat - U sat U sat + U sat U sat + U sat U sat + U sat 1 1? + U sat U sat - U sat U sat + U sat U sat + U sat U sat - U sat U sat - U sat U sat - U sat -1-1? - U sat U sat + U sat Indien we de formule zouden gebruiken merken we dat de uitgang klopt met de beredeneerde formule. 5. Omklapniveau.

2 Vak: Labo elektro Pagina 2 / / De uitgang klap om als beide ingangs signalen aan elkaar gelijk zijn. Dit merken we ook aan de formule. 6. De Slew rate en stijgtijd. De Slewrate is het aantal volts dat de opamp kan stijgen in 1 µs. De stijgtijd is de tijd die de opamp nodig heeft om van 10% naar 90% te gaan. We nemen voor ingangssignaal een blokgolf. Hier is de stijgende flank het grootst. We bekijken en meten de stijgtijd op de scoop bij 10kHz. U ptp = 28V 10% van 28V = 2.8V U reff = 0V 90% van 28V = 25.2V De tijd om van 2.8V naar 25.2V te gaan is 30µS. Om de Slewrate te berekenen nemen we het verschil van 25.2V en 2.8V dit geeft ons een spanning van 22.4V Om V/µS te bekomen moeten we nog delen door 30. Nu is de Slewrate = 22.4V/30µS = 0.74V/µS 1. Het schema (2). De uitgang bij 13kHz De ingang 13kHz 25µS/div 5V/div De uitgang in geheugen bij 13kHz 2-7 U1 100k U De voorbereiding.

3 Vak: Labo elektro Pagina 3 / / We stellen voor dat U2 de ingang is en U1 de referentie spanning is. We bepalen de omklap spanning. Dit is de spanning waardoor de uitklapt van +U sat naar -U sat of van -U sat naar +U sat. We kunnen U uit bepalen door een formule. Na beredenering kwam ik tot volgende formule. U uit = (U1+ U2)/2.Au hierbij is Au = We krijgen dus ofwel +of - U sat Indien de beide spanningen gelijk zouden zijn. Kunnen we de uitgang niet vooraf bepalen. Dit komt door de spanning die de opamp levert zonder offset. 3. De metingen U1 (v) U2 (v) U uit verw U uit gem 0 0? -U sat U sat + U sat 0 4 +U sat +U sat 1 0 +U sat +U sat 4 0 +U sat +U sat 0-1 -U sat -U sat 0-4 -U sat -U sat U sat -U sat U sat -U sat 4-4? +U sat 4-3 +U sat +U sat 4-5 -U sat -U sat We merken op dat we indien beide ingangen gelijk zijn we niet kunnen verwachten wat de uitgang zal zijn. De uitgang klapt om indien de som van beide ingangen gelijk is aan 0V. Dit merken we vanuit de formule ook. 4. De slewrate en stijgtijd. We meten de uitgang als U1 = 0V en U2 = een sinus met U ptp = 27.6V 10% van 27.6V = 2.76V 90% van 27.6V = 24.84V de tijd om van 2.76V naar 24.84V te gaan is 26µS hieruit volgt dat de Slewrate = (24.84V-2.76V)/26µS = 0.84µS

4 Vak: Labo elektro Pagina 4 / / Ch1 0.5V/div Ch2 5V /div 25µS/div 1. Het schema (3). U1 U2 + U uit V 100k 10k We hertekenen de 2 weerstanden voor als de uitgang = +U sat. 1V 14.3V 11.97V 1.33V 13.3V 14.3V 12.97V Hieruit besluiten we dat het omklap niveau op 12.97V ligt voor +U sat 1V 12.92V 12.52V 1.392V 13.92V 12.92V 11.52V Hieruit besluiten we dat het omklap niveau op V ligt voor -U sat. We bekijken het scoopbeeld waarbij we de spanning handmatig laten afnemen en dan toenemen en dan terug afnemen. Zo zien we duidelijk wanneer de opamp omklapt.

5 Vak: Labo elektro Pagina 5 / / 13V 12.4V Ch1 5V/div Ch2 5V/div 1. Het schema (4). 48nF R1 2.5 Sec/div 10k +15V -15V R2 100k R3 10k 2.Voorbereiding. We aanschouwen de oplaatkurve en ontlaatkurve van de condensator. +Usat 0V -Usat Bespreking : Stel dat we aan de uitgang +15V hebben (+Usat) dan zal door de spanningsdeler R2 en R3 er een bepaalde spanning op de + klem komen te staan. We bereken die spanning. I = U/ R2+R3 = µA De spanning over R3, U = 1.36V. Dit is dus ook de spanning op de + klem. We merken dat de C zich oplaat via R1. De C zal

6 Vak: Labo elektro Pagina 6 / / opladen tot dat hij 1.36V wordt. Dan zal de uitgang omklappen naar -Usat. Dan krijgen we op de +klem nu -1.36V. Nu zal de condensator opladen naar -1.36V en zal de uitgang weer omklappen naar + Usat. Zo komen we terug in de begin fase. 3. Metingen. We hebben de metingen gemeten door middel van de Scoop. Ch 1 =5V/div Chl 2 = 1V/div Time = 50µS De freguentie van de uitgang = 1/55µS = khz 4.Slewrate. U ptp = 27V 10% van 27V = 2.7V 90% van 27V = 24.3V De opamp heeft 24µS nodig om van 2.7V naar 24.3V te gaan. Hieruit berekenen we de slewrate. (24.3V-2.7V) / 24µS = 0.9V/µS