LABORATORIUM UKŁADÓw elektronicznych	Dzień tygodnia : Wtorek Godz. 15:15
Nr grupy : 10 Imię i nazwisko : Ryszard Białczyk Jacek Klichamer	Nr ćwiczenia : 3 Temat : Sprzężenie zwrotne .
Data wykonania : 18.11.1997	Ocena :

I. Przebieg ćwiczenia

W ćwiczeniu badaliśmy wzmacniacz tranzystorowy z szeregowym-napięciowym sprzężeniem zwrotnym określając zachowanie się układu na zmianę parametrów sygnału wejściowego, oraz pomiar parametrów układu bez sprzężenia i po załączeniu pętli sprzężenia zwrotnego.

1. Przebieg ćwiczenia :

3.1. Wzmacniacz z szeregowym-napięciowym sprzężeniem zwrotnym.

3.1.1 Określenie punktów pracy tranzystorów T₁ i T₂ dla U_Z= 12 V , R_C1=R_C2= 5,1 kΩ, f=1kHz

T₁ T₂

U_EB 0,63 V 0,64 V

U_BC 6,56 V 6,32 V

U_CE 5,85 V 5,61 V

I_C 0,753 mA 0,8 mA

• wzmocnienie napięciowe

k_U = U_WY / U_WE

U_WE = 0,01 * 0,04085 [V] ( z uwzględnieniem dzielnika na wejściu )

U_WY = 0,8175 V

k_U = 2001,2 V/V = 66 dB

• rezystancja wejściowa

Z dzielnika napięcia po dołączeniu rezystora RD mamy:

• rezystancja wyjściowa

dla R_D = 0 U_WY = 0,8175V

dla R_D = 10kΩ UwyD=0,6115

R_WY =3,37 kΩ

3.1.2 Górna częstotliwość graniczna wzmacniacza : f_g-3dB = 120 kHz

Górna częstotliwość pierwszego wzmacniacza(PP) : f_g-3dB = 100 kHz

3.1.4 Pomiar częstotliwości górnej dla dwóch przypadków R_C = ± 20%

a) R_C1 = R_C2 = R_C = 4,08 kΩ

T1 : UBE=0,64V, UEC=6,6V, IC=0,74mA

T2 : UBE=0,64V, UEC=6,45V, IC=0,79mA

f_g-3dB = 125 kHz (całości)

b)R_C1 = R_C2 = R_C = 6,1 kΩ

T1 : UBE=0,64V, UEC=5,1V, IC=0,75mA

T2 : UBE=0,64V, UEC=4,82V, IC=0,79mA

f_g-3dB = 90 kHz

3.1.5 Oszacowanie współczynników transkonduktancji tranzystorów g_m na podstawie zmierzonych punktów pracy .

g_m = [q/(MkT)] * |Ic| gdzie q / (MkT) = 36,5 [1/V]

tranzystor T1:

g_m =

g₁₁ =

g₁₂ = -0,00005 mS

g₂₂ = 0,01 mS

tranzystor T2

g_m2 =

g₁₁ =

g₁₂ = -0,00005mS

g₂₂ = 0,01 mS

3.1.6 Obliczenia analityczne .

G₁+G₂+g_11T1 0 g_12T1 - g_11T1 - g_12T1

0 G_c2+g_22T2 g_mT2 0

g_mT1 g_12T2 G_c1+G₇+G₈+g_11T2+g_22T1 - g_22T1- g_mT1

• -g_11T1 - g_mT1 0 -g_22T1 - g_12T1 G₅+g_11T1+g _22T1+g_12T1+ g_mT1

	1	2	3	4
1	0,12146	0	-0,00005	-0,08555
2	0	0,206	29,2	0
3	27,4	-0,00005	0,33036	-27,41
4	-27,49	0	-0,00995	37,4955

0,058739	0	-7,3E-05
0	0,206	29,2
7,304231	-0,00005	0,323086

0,060382	-1,1E-08
-660,144	0,210519

K_u = - Y₂₁ / (Y₂₂+Y_L) = 2125,9 V/V = 66,55 dB

R_WE = 1 / [Y₁₁ - (Y₁₂ * Y₂₁ ) / (Y₂₂+Y_L) ] = 16.57 kΩ

R_WY = 1 / [Y₂₂ - (Y₁₂ * Y₂₁ ) / (Y₁₁+Y_g) ] = 4.75kΩ

Pomiary parametrów roboczych wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym .

R_C = 5,1 kΩ , f =1 kHz , U_Z = 12 V

3.1.7 Pomiar modułu transmitancji napięciowych . Rezystor sprzęgający :

a) R_F = 10 kΩ

k_U = 90,84 V/V = 39,16 dB

b) R_F = 100 kΩ

k_U = 614,4 V/V =55,76 dB

3.1.8 Pomiar częstotliwości granicznych :

a) R_F = 10 kΩ fgf = 260 kHz

b) R_F = 100 kΩ fgf = 285 kHz

3.1.9 Obliczenia analityczne .

Macierz układu ze sprzężeniem zwrotnym

G1+G2	0	g12T1	-g11T1 - g12T1
0	Gc2+Gf	gmT2	-Gf
g12T2	g12T2	Gc1+G8+G7	-gmT1 - g22T1
-g11T1 - g21T1	-G7	-g12T1 - g22T1	G5+Gf

Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymujemy:

	1	2	3	4
1	0,12146	0	-0,00005	-0,08555
2	0	0,216	29,2	-0,00556
3	27,4	-0,00005	0,33036	-27,49
4	-27,49	-0,00556	-0,00995	37,506

Redukując węzeł czwarty otrzymujemy macierz 3x3 :

0,058756	-1,3E-05	-7,3E-05
-0,00408	0,215999	29,2
7,251221	-0,00413	0,323067

Redukując węzeł trzeci otrzymujemy macierz rzędu drugiego:

0,060388	-1,4E-05
-655,396	0,58885

Z macierzy tej możemy wyliczyć parametry robocze układu:

K_u = - Y₂₁ / (Y₂₂+Y_L) = 951,44 V/V =59,56 dB

R_WE = 1 / [Y₁₁ - (Y₁₂ * Y₂₁ ) / (Y₂₂+Y_L) ] = 21,080 kΩ

R_WY = 1 / [Y₂₂ - (Y₁₂ * Y₂₁ ) / (Y₁₁+Y_g) ] = 1,7kΩ

3.2 Analiza wrażliwości modułu wzmocnienia.

3.2.1 Wpływ zmian napięcia zasilania .

f = 1 kHz , R_C1 = R_C2 = 5,1 kΩ = const. , U_Z = 12 V ± 10 %

zmiany wzmocnienia napięciowego bez sprzężenia zwrotnego Uwej=70μV

U_Z = 10,8 V U_WY = 0,129 V k_U = 1855,7 V/V = 65,4 dB [7,8%]

U_Z = 12 V U_WY = 0,141 V k_U = 2014,3 V/V = 66,1 dB

U_Z = 13,2 V U_WY = 0,165 V k_U = 2357,1 V/V = 67,4 dB [17%]

zmiany wzmocnienia po zamknięciu pętli sprzężenia zwrotnego .

Rf=10kΩ, Uwej=170μV

U_Z = 10,8 V U_WY = 21,65 mV k_U = 127,4V/V = 42,1dB [0,2%]

U_Z = 12 V U_WY = 21,7 mV k_U = 127,6V/V = 42,1dB

U_Z = 13,2 V U_WY = 21,85 mV k_U = 128,5V/V = 42,1dB [0,7%]

Rf=100kΩ, Uwej=170μV

U_Z = 10,8 V U_WY = 99,8 mV k_U = 587 V/V = 55,4 dB [ 8%]

U_Z = 12 V U_WY = 108,45 mV k_U = 637,9 V/V = 56,1 dB

U_Z = 13,2 V U_WY = 115,17 mV k_U = 677,5 V/V = 56,6 dB [ 6,2%]

3.2.2 Wpływ rozrzutu statystycznego rezystorów .

f = 1 kHz , U_Z = 12 V , R_C1 = R_C2 = R_C = 5,1 kΩ ± 20 % , Uwej=170μV

a) wpływ zmian wartości rezystorów R_C na wzmocnienie bez sprzężenia zwrotnego .

R_C = 4,08 kΩ U_WY = 0,264 V k_U = 1552,9 V/V= 63,8dB [23%]

R_C = 5,1 kΩ U_WY = 0,344 V k_U = 2023,5 V/V = 66,1dB

R_C = 6,1 kΩ U_WY = 0,414 V k_U = 2435,3 V/V = 67,7dB [20%]

b) wpływ zmian wartości rezystorów R_C na wzmocnienie po zamknięciu pętli sprzężenia

zwrotnego .

- R_F = 10 kΩ

R_C = 4,08 kΩ U_WY = 21,20 mV k_U = 124,7 V/V = 41,9dB [1,1%]

R_C = 5,1 kΩ U_WY = 21,43 mV k_U = 126,1 V/V = 42dB

R_C = 6,1 kΩ U_WY = 21,85 mV k_U = 128,5 V/V = 42,2dB [1,9%]

- R_F = 100 kΩ

R_C = 4,08 kΩ U_WY = 0,102V k_U = 600 V/V =55,6dB [4,6%]

R_C = 5,1 kΩ U_WY = 0,107V k_U = 629 V/V =56dB

R_C = 6,1 kΩ U_WY = 0,114V k_U = 670 V/V =56,5dB [6,5%]

---