Wydział Elektroniki Politechniki Wrocławskiej	Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych
^Wykonał		^Grupa -	^Ćw. nr 7	^Prowadzący
Tranzystor bipolarny w układzie wzmacniacza małej częstotliwości		^Data wykonania	^Data oddania	^Ocena

WYKAZ PRZYRZĄDÓW :

• Zasilacz napięciowy P317

• Multimetr cyfrowy 1331

• Generator

• Oscyloskop

• Tranzystor krzemowy p-n-p BC 313:

U_CB0 = 60 V

U_CE0 = 40 V

U_EB0 = 5 V

I_C = 1000 mA

P_a = 800 mW

h_21E = 40 - 100 przy U_CE = 5V i I_C = 2mA

Program zajęć:

1. Projekt wzmacniacza m.cz. w układzie OE .

2. Pomiar parametrów [h] tranzystora za pomocą miernika [h-metru] .

3. Montaż wzmacniacza i pomiar punktu pracy .

4. Pomiar wzmocnienia w paśmie częstotliwości .

Projekt wzmacniacza m.cz. z tranzystorem BC 313 w układzie OE

Rys. 1. Typowy układ wzmacniacza tranzystorowego m.cz. w układzie OE

1. Obliczenia projektu wzmacniacza m.cz. w układzie OE

Celem naszego projektu jest wyznaczenie wartości elementów R1,R2,Rc,Re .

Jest to wzmacniacz ze sprzężeniem pojemnościowym Cwe oraz stabilizacją punktu pracy na rezystorze Re .Dzielnik napięciowy R1/R2 zapewnia stałe napięcie na bazie Ub , natomiast zmiany napięcia na rezystorze emiterowym Re powodują zmianę potencjału emitera i powstanie ujemnego sprzężenia zwrotnego dla prądu stałego .

Obliczenia:

1. punkt pracy:

U_CC = 10V

U_CE = 4 V

I_C = 5 mA

Parametry [h] zmierzone za pomocą h-metru:

h_11e = 450 

h_21e = 53

2. zakładamy, że I_C⋅R_e ≈ 0,2⋅U_CC

Na podstawie tego założenia możemy wyliczyć R_e:

Podstawiając dane z podpunktu a) otrzymujemy:

3. Rezystor R_C obliczymy ze wzoru:

4. prąd bazy w punkcie pracy:

5. prąd dzielnika rezystorowego polaryzacji bazy powinien być większy od prądu bazy przynajmniej 10 razy, aby chwilowa zmiana prądu bazy nie wpływała silnie na zmianę prądu dzielnika, a przez to na zmianę potencjału bazy. Z zależności tej otrzymujemy, że

(1)

6. Potencjał w punkcie bazy wynosi U_B = U_BE + I_ER_e

Zakładając U_BE = 0,65V oraz I_C = I_E otrzymujemy:

ponieważ UB << UCC powyższą zależność można uprościć

R
=
(2)

g) Z zależności (1) i (2) obliczamy wartości R1 , R2 .

R1+R2=
=

R2=
=0,265*
=2809-0,265*R2

1,265*R2=2809

R2=2220,55 Ω
2,2 kΩ

R1=
= 8379,9 Ω
8,4 kΩ

Ostatecznie przyjęliśmy wartości rezystorów możliwie najbliższe tym , które zostały wyliczone :

R1= 8,4 kΩ

R2 - był potencjometrem , którym ustaliliśmy punkt pracy

Rc= 800 Ω

Re= 400 Ω

Następnie sprawdzaliśmy poszczególne napięcia . Potencjometrem R2 ustawiliśmy punkt pracy tak aby :

U
=3,60 [V] , U
=3,80 [V] , U
=2,1 [V]

2. Pomiar maksymalnej niezniekształconej amplitudy sygnału na wyjściu wzmacniacza .

Maksymalna amplituda niezniekształconego sygnału sinusoidalnego na wyjściu wzmacniacza wynosi :

U
=30 [mV] , U
=3,8[V] , f=1 [kHz]

Przy stałym napięciu wejściowym U_we = 136 mV zmieniając częstotliwość odczytujemy napięcie wyjściowe.

Uwy [V]	f [Hz]	k [dB]
1,2	100	18,91
2,8	330	26,27
4,4	550	30,20
5,4	710	31,98
7,0	1010	34,23
9,6	3150	36,97
9,6	21030	36,97
9,4	2000	36,79
8,8	145000	36,22
6,0	1408000	32,89
8,0	772000	35,39
4,8	1710000	30,95

Wzmocnienie obliczamy ze wzoru:

Wzmocnienie teoretyczne wzmacniacza możemy obliczyć ze wzoru :

K
=
K

oraz porównać ze zmierzonym .

1) dla małych sygnałów ( f=1 kHz )

U
=20 [mV] , U
=2,4 [V]

K
=20*log
=20*log
=41,58 dB

2) dla dużych sygnałów ( f=1 kHz )

U
=136 [mV] , U
=7,6 [V]

K
=20*log
=34,94 dB

3) wartość teoretyczna wynosi :

K
=
=

Pasmo przenoszenia wzmacniacza przedstawiono na wykresie poniżej:

Z wykresu tego możemy odczytać, że częstotliwości przy których wzmocnienie spada o 3 dB wynoszą:

f_d = 1010 Hz

f_g = 1,2 MHz

Wzmocnienie w paśmie przenoszenia wynosi 36,97 dB.

WNIOSKI I UWAGI:

Przed przystąpieniem do ćwiczenia zmierzyliśmy parametry h
oraz h
tranzystora . W perwszej części ćwiczenia po wyznaczeniu wartości poszczególnych elementów wzmacniacza przystąpiliśmy do sprawdzenia punktu pracy wzmacniacza .Po dokonaniu pomiarów okazało się , że musieliśmy skorygować wartość rezystora R2 tak aby uzyskać maksymalne wzmocnienie bez zniekształceń tzn. U
=U
.Z pomiaru charakterystyki częstotliwościowej wyznaczyliśmy pasmo przenoszenia wzmacniacza, które wyniosło 1010 Hz-1,2 MHz przy spadku o 3 dB . Maksymalne wzmocnienie równe około 37 dB wzmacniacz osiąga dla częstotliwości 2kHz-20 kHz .

Wzmocnienie rzeczywiste naszego wzmacniacza wynosi 36,97 dB . Wartość wzmocienia teoretycznego wynosi 94,22 dB .

Rozbieżność pomiędzy wzmocnieniem obliczonym a wzmocnieniem rzeczywistym najprawdopodobniej jest spowodowana nagrzewaniem się tranzystora podczas pracy, co mogło mieć wpływ na jego parametry techniczne .

Istotnym wnioskiem jest fakt, że przed przystąpieniem do projektowania wzmacniacza należy odpowiednio dobrać prąd I
oraz U
tak, aby moc wydzielana w tranzystorze nie powodowała zmiany jego parametrów .

Niedokładność wyznaczenia charakterystyki jest spowodowana dużym błędem wyznaczenia wzmocnienia przy pomocy oscyloskopu .

Tranzystor bipolarny należy sterować prądowo, ponieważ przy sterowaniu napięciowym, na skutek nieliniowości charakterystyki wejściowej powstają zniekształcenia amplitudowe przenoszonego sygnału .

- 1 -

---