SPRAWOZDANIE

UNIWERSYTET ŚLĄSKI

WYDZIAŁ TECHNIKI

INSTYTUT INFORMATYKI

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Ćwiczenie nr 1

TEMAT: Wzmacniacze tranzystorowe

Prowadzący: mgr inż. Stanisław Widuch

Grupa: h

Kierunek: Informatyka

Godzina: 15⁰⁰

Sekcja: II

Ocena:..........................

I. WSTĘP TEORETYCZNY

Głównym zadaniem układów elektronicznych jest wzmacnianie małych sygnałów oraz sterowanie dużych sygnałów małymi sygnałami. Jako przyrząd najbardziej przydatny do tego celu szerokie zastosowanie znalazł tranzystor, gdyż jest mały, niezawodny i nie wymaga doprowadzenia specjalnego napięcia żarzenia, tak jak np. lampa elektronowa.

Użyte symbole:

• B - baza,

• C - kolektor,

• E - emiter,

• G - bramka,

• D - dren,

• S - źródło.

W tranzystorze bipolarnym sygnał sterujący doprowadza się do obwodu baza-emiter, a w tranzystorze unipolarnym (polowym) między źródło a bramkę. Sterowany prąd wyjściowy płynie w tranzystorze między emiterem a kolektorem (między źródłem a drenem w tranzystorze polowym).odpowiedni obwód tego prądu nazywa się najczęściej obwodem kolektora. Są możliwe trzy podstawowe konfiguracje połączeń tranzystora w zależności od tego, która elektroda jest dołączona do wspólnego dla wejścia i wyjścia przewodu odniesienia. Te trzy podstawowe układy wzmacniające w przypadku tranzystora bipolarnego nazywają się: układem o wspólnym emiterze (OE, WE), układem o wspólnej bazie (OB, WB) i układem o wspólnym kolektorze (OC, WC), a w przypadku tranzystora polowego nazywają się: układem o wspólnym źródle (OS, WS), układem o wspólnym drenie (OD, WD) i układem o wspólnej bramce (OG, WG).

1. Tranzystory bipolarne:

2. Tranzystory unipolarne:

W naszym ćwiczeniu wykorzystywaliśmy tylko układy WE. Tranzystor pracujący w układzie OE jest najczęściej używany w układach elektronicznych, ponieważ charakteryzuje się:

• dużym wzmocnieniem prądowym (
  );

• dużym wzmocnieniem napięciowym;

• dużym wzmocnieniem mocy.

Napięcie wyjściowe w układach OE jest odwrócone w fazie o 180° w stosunku do napięcia wejściowego. Rezystancja wyjściowa jest rzędu kilkuset
, a wyjściowa wynosi kilkadziesiąt k
.

II. CEL ĆWICZENIA

1. Badanie układów wzmacniaczy tranzystorowych jedno- i dwustopniowych w układzie OE:

• Wyznaczanie wpływu zmian napięcia wejściowego na wartości napięcia wyjściowego -
  i
  

• Badanie wpływu zmian częstotliwości na wartość napięcia wyjściowego -
  przy stałej wartości napięcia wejściowego.

• Badanie wpływu zmian rezystancji R₁ na zniekształcenia sygnału wyjściowego.

2. Badanie układu wzmacniacza tranzystorowego dwustopniowego ze sprzężeniem zwrotnym:

• Wyznaczanie wpływu zmian rezystancji sprzężenia zwrotnego na zniekształcenia sygnału wyjściowego przy stałej częstotliwości i stałym napięciu wejściowym.

III. PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Wzmacniacz jednostopniowy w układzie OE.

1. Układ pomiarowy:

2. Wyznaczanie charakterystyki
   

Zmiany napięcia wejściowego U_BE (setne wolta) wykonywane były przez zwiększanie amplitudy sygnału podawanego na wejście. Pomiarów wartości napięcia na wejściu i wyjściu dokonywaliśmy woltomierzem cyfrowym. Częstotliwość ustalona była na stałym poziomie.

fp [Hz]	Uwe [V]	Uwy [V]
fp=200	0,01	0,31	31
		0,02	0,597	29,85
		0,03	0,868	28,93333
		0,04	1,156	28,9
		0,05	1,444	28,88
		0,06	1,707	28,45
		0,07	1,968	28,11429
		0,08	2,206	27,575
		0,09	2,46	27,33333
		0,1	2,665	26,65
		0,11	2,869	26,08182

Charakterystyka

3. Wyznaczanie charakterystyki zmian napięcia wyjściowego U_CE od częstotliwości sygnału podawanego na wejście przy stałym napięciu wejściowym.

Uwe [V]	fp [kHz]	Uwy [V]
0,06	1	1,685
		2	1,684
		3	1,684
		4	1,683
		5	1,682
		6	1,681
		7	1,680
		8	1,679
		9	1,678
		10	1,676
		11	1,674

Charakterystyka

4. Badanie wpływu zmian rezystancji obciążenia (R₀) na zniekształcenia charakterystyki wyjściowej układu. Ćwiczenie przeprowadzaliśmy przy stałym napięciu wejściowym i stałej częstotliwości.

Charakterystyki wyjściowe:

2. Wzmacniacz dwustopniowy w układzie OE bez sprzężenia zwrotnego.

1. Układ pomiarowy:

2. Wyznaczanie charakterystyki
   

Zmiany napięcia wejściowego U_BE wykonywane były przez zwiększanie amplitudy sygnału podawanego na wejście. Pomiarów wartości napięcia na wejściu i wyjściu dokonywaliśmy woltomierzem cyfrowym. Częstotliwość ustalona była na stałym poziomie. Pomiary były wykonywane przy mniejszym napięciu wejściowym niż w przypadku wzmacniacza jednostopniowego (tysięczne wolta).

fp [Hz]	Uwe [V]	Uwy [V]
200	0,0012	1,8	1500
		0,0015	2,33	1553,3333
		0,0018	2,72	1511,1111
		0,0022	3,25	1477,2727
		0,0025	3,66	1464
		0,003	4,3	1433,3333

Charakterystyka

3. Wyznaczanie charakterystyki zmian napięcia wyjściowego U_CE od częstotliwości sygnału podawanego na wejście przy stałym napięciu wejściowym.

Uwe [V]	fp [kHz]	Uwy [V]
0,0013	1	1,88
		2	1,87
		3	1,85
		4	1,83
		5	1,81
		6	1,80
		7	1,78
		8	1,77
		9	1,75
		10	1,74
		11	1,73

Charakterystyka

3. Wzmacniacz dwustopniowy w układzie OE ze sprzężeniem zwrotnym.

Właściwości wzmacniaczy można zmieniać i stabilizować za pomocą sprzężeń zwrotnych. Przy użyciu takich sprzężeń wzmacniacze można także przekształcać w generatory. Rozróżnia się tutaj następujące pojęcia:

• Sprzężenie zwrotne. Termin ten oznacza doprowadzenie części sygnału wyjściowego do wejścia wzmacniacza. Potocznie ma się wówczas na myśli najczęściej dodatnie sprzężenie zwrotne.

• Sprzężenie zwrotne ujemne. Jest to takie sprzężenie zwrotne, które powoduje zmniejszenie wzmocnienia wzmacniacza.

• Sprzężenie zwrotne dodatnie. Jest to takie sprzężenie zwrotne, które wzmacnia sygnał wejściowy. Wzmocnienie wzmacniacza rośnie, a przy wystarczającym wzmocnieniu podstawowym może on zacząć generować.

Sprzężenie zwrotne jest zatem pojęciem nadrzędnym, może oznaczać zarówno ujemne, jak i dodatnie sprzężenie zwrotne. Na dodatnim sprzężeniu zwrotnym opiera się działanie wszystkich generatorów i układów drgań z elementami elektronicznymi. Sprzężenie zwrotne ujemne stosuje się we wzmacniaczach pomiarowych do stabilizacji wzmocnienia, linearyzacji charakterystyki częstotliwościowej oraz do ustalania rezystancji wejściowych i wyjściowych na określonym poziomie. Jest to szczególnie ważne przy dopasowywaniu wzmacniacza do wielko- lub małooporowych źródeł napięcia lub w celu uniezależnienia go od zmian obciążenia na wyjściu. Rozróżnia się:

• Sprzężenie zwrotne ujemne napięciowe,

• Sprzężenie zwrotne ujemne prądowe.

Każde z tych sprzężeń może być szeregowe lub równoległe. Oprócz tego w sprzężeniu zwrotnym ujemnym szeregowym wejście wzmacniacza może być jednostronnie uziemione lub różnicowe. Wynika stąd w sumie sześć możliwości stosowania ujemnego sprzężenia zwrotnego we wzmacniaczach.

1. Układ pomiarowy:

2. Badanie wpływu zmian rezystancji na wartość napięcia wyjściowego. Pomiary były wykonywane przy stałej częstotliwości i napięciu wejściowym.

fp [kHz]	Uwe [V]	Uwy [V]	Rezystancja
2	0,05	0,39	Min
				2,19	Poł
				3,5	Max

Charakterystyka

12

B

C

E

Tranzystor bipolarny

G

D

S

Tranzystor unipolarny

i₁

i₂

u₂

u₁

+

-

Układ OE

-

+

i₁

i₂

u₁

u₂

Układ OB

u₁

u₂

i₂

i₁

Układ OC

Schemat blokowy układu do wyznaczania podstawowych charakterystyk wzmacniaczy

Tabela wyników

Tabela wyników

Schemat blokowy układu do pomiarów wzmacniacza bez sprzężenia zwrotnego

Tabela wyników

Tabela wyników

Schemat blokowy układu do pomiarów wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym

Tabela wyników



















---