VSTUPNÍ ČÁST

Název komplexní úlohy/projektu

Návrh vybraných aplikací s operačním zesilovačem

Kód úlohy

18-u-4/AA20

Kategorie dosaženého vzdělání

M (EQF úroveň 4)

L0 (EQF úroveň 4)

Skupiny oborů

18 - Informatické obory

26 - Elektrotechnika, telekomunikační a výpočetní technika

Vazba na vzdělávací modul(y)

Aplikace s operačním zesilovačem

Škola

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola, Písek, Karla Čapka 402, Karla Čapka, Písek

Klíčové kompetence

Kompetence k učení, Kompetence k řešení problémů, Matematické kompetence, Digitální kompetence

Datum vytvoření

11. 12. 2018 22:38

Délka/časová náročnost - Odborné vzdělávání

12

Délka/časová náročnost - Všeobecné vzdělávání

Poznámka k délce úlohy

Ročník(y)

2. ročník, 3. ročník

Řešení úlohy

skupinové

Doporučený počet žáků

2

Charakteristika/anotace

návrh a ověření funkce vybranných aplikací s operačním zesilovačem:

• kompenzace vstupní napěťové a proudové nesymetrie
• měření vlastností napěťového sledovače
• měření vlastností invertujícího zesilovače
• měření vlastností neinvertujícího zesilovače
• měření vlastností analogočíslicového převodníku

JÁDRO ÚLOHY

Očekávané výsledky učení

Absolvováním komplexní úlohy žák dosáhne následujících výsledků učení:

• definuje vlastnosti ideálního operačního zesilovače;
• popíše vlastnosti reálného operačního zesilovače;
• v zapojení operačního zesilovače změří a nastaví kompenzaci napěťové vstupní nesymetrie;
• zapojí invertující zesilovač se zesílením 10, 100, 1000 a změří jeho převodní charakteristiku a frekvenční charakteristiku;
• zapojí neinvertující zapojení zesilovače se zesílením 10, 100, 1000 a změří jeho převodní charakteristiku a frekvenční charakteristiku;
• zapojí napěťový sledovač a ověří jeho vlastnosti;
• zapojí 4bitový číslicoanalogový převodník s váhovou odporovou sítí a změří jeho vlastnosti (převodní charakteristiku);

Specifikace hlavních učebních činností žáků/aktivit projektu vč. doporučeného časového rozvrhu

• kreslení elektrického schématu 0,5 h
• výpočet zpětnovazební sítě operačního zesilovače 1 h
• zapojení navrženého schématu 5 x 1 h
• výběr vhodných měřicích přístrojů, změření vlastností obvodu, výpočty, kreslení grafů 5 x 1 h
• zhodnocení výsledků měření a následných výpočtů 0,5 h

Metodická doporučení

• dbát na spávné použití schématických značek
• ke kreslení použít program ProfiCAD
• kontrolovat správnost zapojení obvodu s operačním zesilovačem
• kontrolovat vhodnost žákem vybraných přístrojů a správnost zapojení přístrojů při měření vlastností aplikace s operačním zesilovačem
• dbát na správné určení výsledků včetně počtu platných míst výsledků měření a výpočtů
• kontrolovat správnost zhodnocení ověření výsledků měření

Způsob realizace

• nakreslení schéma zapojení pro kompenzaci vstupní napěťové a proudové nesymetrie, invertujícího zesilovače, neinvertujícího zesilovače, analogočíslicového převodníku
• výpočty zpětnovazební odporové sítě pro jednotlivé ověřované aplikace operačního zesilovače
• zapojení aplikace operačního zesilovače dle schéma na nepájivém kontaktním poli
• k zapojené aplikaci operačního zelilovače připojíme vhodné měřicí přístroje a změření vlastností zapojeného obvodu
• provedeme výpočty a nakreslíme požadované grafy: převodní a frekvenční charakteristikyvýpočty
• zhodnocení výsledků měření a výpočtů

Pomůcky

• nepájivé pole pro zapojení aplikace operačního zesilovače
• operační zesilovač např MAA 741
• rezistory pro kompenzaci vstupních nesymetrií a pro odporové zpětné vazby, spínače pro analogočíslicový převodník

VÝSTUPNÍ ČÁST

Popis a kvantifikace všech plánovaných výstupů

praktické procvičení

• ověření funkce obvodu pro kompenzace vstupní napěťové a proudové nesymetrie
• ověření vlastností operačního zesilovače
• ověření vlastností invertujícího zesilovače - změření převodní a frekvenční charakteristiky, výpočet přenosu zesilovače, nakreslení charakteristik dle požadavku učitele (na milimetrový papír nebo na počítači v tabulkovém kalkulátoru)
• ověření vlastností neinvertujícího zesilovače - změření převodní a frekvenční charakteristiky, výpočet přenosu zesilovače, nakreslení charakteristik dle požadavku učitele (na milimetrový papír nebo na počítači v tabulkovém kalkulátoru)
• ověření vlastností napěťového sledovače - změření převodní charakteristiky a její nakreslení
• ověření číslicoanalogového převodníku s váhovou odporovou sítí - změření převodní charakteristiky (výstupní napětí převodníku v závislosti na vstupních číslech 0000 až 1111)

Kritéria hodnocení

hodnocení každého z pěti úkolů (max. 100 %):

• správná volba hodnot rezistorů: nalezení v katalogu a případně potřebné výpočty:  0 % - 10 %
• zapojení aplikace s operačním zesilovačem: 0 % - 25 %
• výběr vhodných přístrojů pro měření aplikace s operačním zesilovačem a jejich zapojení: 0 % - 10 %
• správné změření vlastností aplikace s operačním zesilovačem: 0 % - 25 %
• výpočty, nakreslení grafů: 0 % - 20 %
• zhodnocení výsledků měření: 0 % - 10 %

převod procentního dodnocení na známku např:

• (0 - 49) %             nedostatečně
• (50 - 62) %           dostatečně
• (63 - 75) %           dobře
• (76 - 88) %           chvalitebně
• (89 - 100) %         výborně

Doporučená literatura

Dostál, J.: Operační zesilovače. Praha, SNTL, 1. vyd., 1981

Parametry elektronických součástek, dostupné na https://www.gme.cz/elektronicke-soucastky-komponenty [17. 01. 2019]

Gucký, T.: Měření integrovaných obvodů. Praha: SNTL, 1. vyd. 1977

Poznámky

Materiál vznikl v rámci projektu Modernizace odborného vzdělávání (MOV), který byl spolufinancován z Evropských strukturálních a investičních fondů a jehož realizaci zajišťoval Národní pedagogický institut České republiky. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Miroslav Paul. Creative Commons CC BY SA 4.0 – Uveďte původ – Zachovejte licenci 4.0 Mezinárodní.