Politechnika Śląska

Wydział AEiI

Laboratorium

z Elektroniki

Wzmacniacze rezystancyjne.

Grupa 4., sekcja 3.

Wioletta Bujak

Marek Kudera

Arkadiusz Mazur

Wprowadzenie.

Wzmacniaczem rezystancyjnym (oporowym) nazywamy wzmacniacz z rezystorem włączonym pomiędzy źródło zasilania a elektrodę wyjściową, którą w przypadku tranzystora bipolarnego jest kolektor. Spoczynkowy punkt pracy tranzystora jest wyznaczony i utrzymywany za pomocą odpowiednich obwodów zasilania i stabilizacji.

Pomiary.

Przy zastosowaniu niżej przedstawionego modelu wzmacniacza rezystancyjnego wykonane zostały pomiary potrzebne do realizacji ćwiczenia.

Na początku należało tak dobrać punkt pracy, aby uzyskać największe nie zniekształcone napięcie wyjściowe. Należało zwrócić uwagę na wpływ rezystancji źródła na kształt napięcia wyjściowego. Zmiany rezystancji źródła modelowane były za pomocą rezystorów R₁ i R₂. Sinusoida była najmniej zniekształcona dla napięcia U_CE równego 5 V.

Po dołączeniu za pomocą przełącznika widocznego na schemacie rezystora R₂ zmniejszyła się amplituda napięcia. Ogólnie można powiedzieć iż sterowanie w tym przypadku odbywało się przez dzielnik napięcia (sterowanie napięciowe), sinusoida w tym przypadku została nieco zniekształcona tzn. jej połówki nie były symetryczne (dolne połówki były mniejsze). Przy sterowaniu prądowym (bez rezystora R₂) sinusoida nie była zniekształcona.

Następnie zmierzono charakterystykę amplitudową K_u= f(R_C) wzmacniacza w funkcji zmian rezystancji kolektora R_C. Dopuszczalne zmiany kolektora I_C zawierają się w granicach 0,5 - 5mA. W trakcie pomiarów utrzymywane było stałe napięcie wejściowe.

W powyższej tabelce przedstawiliśmy wyniki pomiarów, a także obliczone wzmocnienie napięciowe.

Następnie badaliśmy wpływ napięcia zasilania na wzmocnienie napięciowe.

Przy pomiarach przyjęto rezystancję R_C= 5kW. Za pomocą R_B ustalono punkt pracy.

UZ [V]	Uwy [v]	Uwe [V]	KU
3	1,375	70	19,64
5	1,8	70	25,71
7	2	70	28,57
9	2,05	70	29,29
11	2,1	70	30
12	2,2	70	31,43

Potem zbadaliśmy charakterystykę wzmacniacza K_u= j(f) przy optymalnym ze względu na zniekształcenia doborze punktu pracy tranzystora.

Pomiarów dokonaliśmy przy R_C= 5kW, zmianie częstotliwości od 20 Hz do 20kHz dla napięcia zasilania 5V. Przy czym odpowiedni punkt pracy dobieraliśmy za pomocą R_B.

Następnym punktem naszego ćwiczenia było zmierzenie rezystancji wyjściowej (bez sprzężenia).

Pomiary robiliśmy przy napięciu zasilania U_z=12V, nasz punkt pracy: U_CE=6V, przy R_C=5kW.

Na wyjście naszego wzmacniacza podłączyliśmy szeregowo opornik dekadowy.

Przed tym zmierzyliśmy iż amplituda na wyjściu nie obciążonym wynosi 5V, przy R₀=6kW.

Przy R_C=0,5kW

Amplituda na wyjściu wynosi 1,7V (bez obciążenia)

I z tego wynika R0=400W

Przy R_C=1kW

Amplituda na wyjściu wynosi 1,7V (bez obciążenia)

I z tego wynika R0=900W

Wnioski

Prąd kolektora:

Rezystancja wejściowa:

Wzmocnienie napięciowe:

Zaś przy optymalnym, ze względu na zniekształcenia, doborze punktu pracy tranzystora tzn. Ic*Rc=1/2*Ucc i dla R₀=Ą otrzymamy:

Ze wzorów powyższych wynika, że Ku wzmacniacza rezystancyjnego nie zależy od współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystora b, a jedynie od stałego prądu kolektora I_C, R_C, i wartości rezystora obciążenia R_0.

Przy optymalnym_, ze względu na zniekształcenia doborze stałego napięcia kolektora U_CE wzmocnienie nieobciążonego wzmacniacza zależy wyłącznie od napięcia zasilającego U_CC.

Rezystancja wejściowa wzmacniacza zależy przede wszystkim od prądu kolektora I_C i współczynnika wzmocnienia prądowego b.

Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza ze sprzężeniem emiterowym wynosi:

Rezystancja wejściowa R_wef :

rezystancja wyjściowa R_wyf:

W sytuacji gdy rezystor R_C>>0 to faktyczna rezystancja wyjściowa wynosi R_wyf||R_C. W sytuacji silnego sprzężenia zwrotnego R_wyf>>R_C i wówczas rezystancja wyjściowa dąży do R_C.

w_d i w_g to częstotliwości , przy których wzmocnienia napięciowe k_u i prądowe k_i maleją o 3 dB względem swoich maksymalnych wartości:

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że wzmocnienie napięciowe zależy od R_C (wraz ze wzrostem R_C rośnie też wzmocnienie napięciowe.

Jeśli zaś chodzi o wpływ napięcia zasilania na wzmocnienie to okazało się, że wraz ze wzrostem napięcia zasilania rośnie wzmocnienie.

Następnie zbadaliśmy rezystancję wyjściową. Wraz ze wzrostem Rc rośnie rezystancja wyjściowa. Tzn. dla Rc=0,5kW R₀ wynosi 400W, dla Rc=1kW R₀ wynosi 900W, zaś dla rc=5kW R₀ wynosi 6kW. (rezystancje wejściowa jest równa R₀).

Uwagi.

Ponieważ sekcja, od której zamierzaliśmy zaczerpnąć dane pomiarowe nie przeprowadziła doświadczenia z uwagi na uszkodzony układ pomiarowy, dlatego też skorzystaliśmy z danych zebranych przez sekcję z grupy trzeciej. Ze względu na nieznaczne rozbieżności w tematyce laboratorium obu grup, nasze sprawozdanie zawiera nieco inne tematy opracowań.

---