Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü EEM 311 KONTROL LABORATUARI DENEY 01: OPAMP KARAKTERİSTİĞİ 2012-2013 GÜZ DÖNEMİ Grup Kodu: Deney Tarihi: Raporu Hazırlayan Deneyi Yapanlar No: Ad Soyad: İmza:
Uygulama 1: OPAMP Ölçekleme ve Sanal Toprak Operational Amplifier Characteristics Practical 1 (Op_amp scaling and virtual earth) Deney Devresi: Deneyin Yapılışı Şekil 1: Tersleyen yükselteç devresi Deney, tersleyen yükselteç devresine DC giriş uygulayıp, sanal toprak ve çıkış gerilimlerinin ölçülmesinden oluşmaktadır. Deneyde geçen, Av1 = Rf / R1, devre elemanları ile hesaplanan teorik yükselteç kazancı, Av2 = Vo / V1, ölçülen gerilim değerlerinden hesaplanan kazançtır. Av2 nin Av1 e yakın çıktığı görülmelidir. Düzenekte, V1: giriş gerilimi Bar Display de mavi gösterge; Vo: çıkış gerilimini Bar Display de turuncu gösterge, Ve: sanal toprak gerilimi Bar Display de sarı gösterge ile ölçülmektedir. 1. Aşama: Rf = 100K için terslenmiş yükselteç devresi 1) Board üzerinde 1-5 numaralı bağlantıları yapınız. Böylece R1 = 100K, Rf = 100K olan bir terslenmiş yükselteç devresi hazırlanmış olacaktır. 2) Seçilen direnç değerleri için hesaplanan yükselteç kazancı Av1 i hesaplayarak Tablo 1 e not alınız. 3) Ölçümler için Bar Display i açınız. 4) Mekanik birimdeki giriş potansiyometresini, giriş gerilimi V1 = 0.3 V olarak ayarlayınız. 5) V1, Vo, Ve gerilimlerini ve hesaplayacağınız Av2 kazancını Tablo 1 e not alınız. Ölçülen değerler, okunduğu gibi küsuratlarıyla yazılmalıdır. Sayfa 1 / 6
2. Aşama: Rf = 330K için terslenmiş yükselteç devresi 6) Board üzerinde 2 numaralı bağlantıyı söküp, 6 numaralı bağlantıyı yapınız(1,3-6 bağlı). Böylece R1 = 100K, Rf = 330K olan bir terslenmiş yükselteç devresi hazırlanmış olacaktır. 7) 2-5 nolu adımları tekrar ederek sonuçları Tablo 1, 2. satıra not alınız. Tablo1: Ölçüm değerleri ve hesaplama sonuçları Ölçülen gerilimler ve ölçülen kazanç R1 Rf Av1 = Rf/R1 V1 Ve Vo Av2 = Vo/V1 1. Aşama 100K 100K 2. Aşama 100K 330K Ölçülen değerlere dikkat edilirse, sanal toprak sıfıra çok yakındır ve çıkış gerilimi, giriş geriliminin terslenmiş halidir. Uygulama 1 bitti. Sonuçları hocanıza gösterdikten sonra bağlantıları sökünüz. Sayfa 2 / 6
Uygulama 2: DC Sinyallerin Toplanması Operational Amplifier Characteristics Practical 2 (Summing DC Signals) Deney Devresi: Deneyin Yapılışı: Şekil 2: Tersleyen yükselteç devresi Deney, toplayıcı devresine iki DC giriş uygulayıp, sanal toprak ve çıkış gerilimlerinin ölçülmesinden oluşmaktadır. Deneyde geçen, Vo1 = Rf (V1/ R1 + V2/ R2) devre elemanları ile hesaplanan teorik çıkış gerilimi, Vo = ölçülen çıkış gerilimidir. Vo1 in Vo a yakın çıktığı görülmelidir. Düzenekte, V1: 1. giriş gerilimi Giriş potansiyometresinden mavi gösterge, V2: 2. giriş gerilimi Ayarlı(Variable) DC pot. sarı gösterge, Ve: sanal toprak gerilimi Bar Display de turuncu gösterge Vo: çıkış gerilimi Bar Display de yeşil gösterge ile ölçülmektedir. 1. Aşama: R2 = 100K için toplayıcı devresi 1) Board üzerinde 1-3, 5-8 numaralı bağlantıları yapınız. Böylece R1 = 100K, R2= 100K, Rf = 100K olan bir toplayıcı devresi hazırlanmış olacaktır. 2) Ölçümler için Bar Display i açınız. Sayfa 3 / 6
3) Mekanik birimdeki giriş potansiyometresi(input Potentiometer), V1 giriş gerilimini sağlayacaktır. Giriş potansiyometresini çevirerek V1 = 0.5 V olarak ayarlayınız. 4) Board üzerindeki Ayarlı DC Gerilim(Variable DC) potansiyometresi V2 giriş gerilimini sağlayacaktır. Potansiyometreyi çevirerek V2 = 0.3 V olarak ayarlayınız 5) V1, V2, Ve, Vo gerilimlerini ve hesaplayacağınız Vo1 çıkışını Tablo 2 ye not alınız. Ölçülen değerler, okunduğu gibi küsuratlarıyla yazılmalıdır. Ölçülen çıkış Vo, hesaplanan çıkış Vo1 e yakın çıkmalıdır. 2. Aşama: R2 = 330K için toplayıcı devresi 6) Düzeneği bozmadan, board üzerindeki 3 numaralı bağlantıyı söküp, 4 numaralı bağlantıyı yapınız(1,2,4-8 bağlı). Böylece R2=330K olarak değiştirilmiş oldu. 7) V1, V2, Ve, Vo gerilimlerini ve hesaplayacağınız Vo1 çıkışını Tablo 2, 2. satıra not alınız. Tablo 2: Ölçüm değerleri ve hesaplama sonuçları Ölçülen giriş ve çıkış Gerilimleri [ V ] Hesaplanan Çıkış [ V ] R1 R2 Rf V1 V2 Ve Vo Vo1 1. Aşama 100K 100K 100K 2. Aşama 100K 330K 100K Ölçülen değerlere dikkat edilirse, sanal toprak Ve, sıfıra çok yakındır. Çıkış gerilimi, giriş gerilimlerinin, dirençlerle belirlenmiş oranlarla çarpılıp toplanmasından oluşur. Uygulama 2 bitti. Sonuçları hocanıza gösteriniz. Devreyi bozmayınız. Devrede yapacağınız küçük bir değişiklikle, Uygulama 3 için tekrar kullanabileceksiniz. Sayfa 4 / 6
Uygulama 3: AC ve DC Sinyallerin Toplanması Operational Amplifier Characteristics Practical 3 (Summing AC and DC Signals) Deney Devresi: Deneyin Yapılışı: Şekil 3: Toplayıcı devresi Deney, toplayıcı devresine DC ve AC giriş uygulayıp; giriş, sanal toprak ve çıkış gerilimlerinin ölçülmesinden oluşmaktadır. Çıkış gerilimi şöyle hesaplanır: Vo = Rf (V1/ R1 + V2/ R2) Düzenekte, V1: 1. giriş gerilimi, DC Giriş potansiyometresinden mavi gösterge, V2: 2. giriş gerilimi Ayarlı(Variable) DC pot. sarı gösterge, Ve: sanal toprak gerilimi Bar Display de turuncu gösterge Vo: çıkış gerilimi Bar Display de yeşil gösterge ile ölçülmektedir. 1. Aşama: R1 = 100K için DC + AC(sinusoidal) toplayıcı devresi 1) Board üzerinde 1-8 numaralı bağlantıları yapınız. Böylece R1 = 100K olan bir toplayıcı devresi hazırlanmış ve toplayıcının girişlerine de sırasıyla DC ve AC(kare dalga) sinyaller uygulanmış olacaktır. 2) Fonksiyon jeneratörü (Sweep function generator) alanındaki çıkış genliği(output amplitude) ayarını yukarı, min. freq. ayarını sola bakacak şekilde ayarlayın. 3) Ölçümler için Bar Display i ve Chart Recorder ı açınız. 4) Mekanik birimdeki giriş potansiyometresi(input Potentiometer) V1 giriş gerilimini sağlayacaktır. Giriş potansiyometresini çevirerek V1 = 0.5 V olarak ayarlayınız. Sayfa 5 / 6
5) Board üzerindeki çıkış genliği(output amplitude) potansiyometresini çevirerek V2 gerilimini -0.25V, +0.25 V olarak değişecek şekilde genliğini ayarlayınız. min freq. ile kendiniz bir frekans belirleyiniz. 6) Oluşan çıkış grafiğini Deney1Uygulama3a.jpg olarak kaydedip yanınıza alınız. Bunun için Chart Recorder(Data Logger) üzerindeki Capture a tıklayıp açılan pencerede grafiği sağ tıklayıp, Export Display to File (reverse colours) seçerek hafıza kartınıza kaydediniz. 2. Aşama: 100K paralel direnç eklenmesi 7) Düzeneği bozmadan, board üzerindeki 9 numaralı bağlantıyı da bağlayınız(1-9 bağlı). Böylece R1 direnci 100K // 100K = 50K değerine düşmüş olur. V1 girişinin çıkıştaki ağırlığı değişecektir. 8) Oluşan çıkış grafiğini Deney1Uygulama3b.jpg olarak kaydedip yanınıza alınız. 3. Aşama: V2 sinyalinin sinusoidal olarak değiştirilmesi 9) Düzeneği bozmadan, board üzerindeki 1 numaralı bağlantıyı söküp, 10 numarayı bağlayınız(2-10 bağlı). Böylece V2 sinyali sinusoidal olarak değişecektir. 10) Oluşan çıkış grafiğini Deney1Uygulama3c.jpg olarak kaydedip yanınıza alınız. Uygulama 3 bitti. Sonuçları hocanıza gösterdikten sonra bağlantıları sökünüz. Sorular: 1) İki adet gerilimin toplamını veren toplayıcı devresini, a) Çiziniz, b) Devrenin çözümünü yaparak; çıkışı, girişler ve devre elemanları cinsinden yazınız. Toplayıcının son çıkışında, toplama işleminin sonucu olan gerilim oluşmalıdır(terslenmiş işaretli sonucu değil). Sayfa 6 / 6