Data ćwiczenia:

29.03.2010

Nr ćwiczenia: 2

	POLITECHNIKA WROCŁAWSKA­		Skład grupy: Łukasz Kopeć (177127) Piotr Krogulec Wojciech Siedlerski	Wydział: Elektryczny Termin: Poniedziałek 14:15-17:00 Semestr letni 09/10 Grupa 6
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI
		Temat: WZMACNIACZ WE			Ocena:

1. Program ćwiczenia

Na zajęciach laboratoryjnych zapoznawaliśmy się z zasadami działania wzmacniacza WE. Poznawaliśmy parametry układu wzmacniacza oraz badaliśmy zakres liniowej pracy. Wykonaliśmy pomiary napięcia oraz prądu stałego za pomocą miernika cyfrowego, mierzyliśmy również częstotliwości wzmacniacza oraz rezystancje wejściowe i wyjściowe.

2. Schemat układów pomiarowych

Wartości
UCC	+ 18V
R1	82k
R2	8k2
RC	4k7
RE	k47
C1	330n
C2	100n
RL	≥10k

Rys. 1. Schemat układu wzmacniacza WE

Rys. 2. Schemat układu do badania wzmacniacza

3. Spis wykorzystywanych przyrządów

• TRANZYSTOR BC548B npn U_CEDmax = 30V

I_Cmax = 100mA

h_FE = 200…450

β0 = 220

• MULTIMETR CYFROWY MXD-4660A (jako woltomierz, pomiar napięć AC, DC, pomiar częstotliwości)

Tabela 1. Właściwości multimetru

MIERZONA WIELKOŚĆ PARAMETRY	MULTIMETR CYFROWY MXD-4660A stacjonarny 20.000 jedn. ( j ), podwójne całkowanie dodatkowe trzy pola cyfrowe
U DC zakresy błąd  inne	0,2...200V, 1000V  (0,05%Ux 3j)  (0,1%Ux 5j) na 1000V Rv=10M
U AC zakresy Błąd  inne	0,2...200Vsk, 750Vsk  (0,8%Ux 10j) w paśmie 40Hz-1kHz  (2,5%Ux 10j) w paśmie 1kHz-10kHz pasmo 40Hz-10kHz, 750Vsk tylko do 1kHz! Zv=10M ║100pF
f zakresy błąd  inne	20kHz, 200kHz, 2MHz, 20MHz 2j czyli 0,01%zakresu automatyczny wybór zakresu

• OSCYLOSKOP DWUKANAŁOWY typu OS-5020

Tabela 2. Właściwości oscyloskopu

Ekran: 10x8cm. Siatka na ekranie: główne działki 1cm, pomocnicze 0,2cm Wejścia: kanał 1 (CH1, X), kanał 2 (CH2, Y), zewnętrznego wyzwalania (EXT TRIG IN). Impedancja wejściowa CH1 i CH2: 1M30pF. Uwaga na kabel: Ck120pF/m. Współczynnik odchylania CH1 lub CH2: 5mV/cm...5V/cm w sekwencji 1-2-5, płynne zwiększenie do 2,5 razy w każdym zakresie. Dodatkowo skokowe zwiększenie wzmocnienia (zmniejszenie wsp. odchyl.) x5 dla CH1 oraz „odwrócenie” obrazu (INV) dla CH2.

Szerokość pasma (kryterium -3dB): we DC (U) DC-20MHz DC-10MHz dla CH1 przy x5 we AC (U) 10Hz-20MHz 10Hz-10MHz dla CH1 przy x5 Czas narostu 17,5ns (CH1 przy x5 35ns) Tryby pracy: kanał CH1 lub CH2, razem DUAL (ALT lub CHOP), sumowanie (ADD), X-Y. W trybie pracy DUAL przełączanie kanałów (dla podstawy czasu): naprzemienne - ALT (0,2s/cm...2ms/cm) czoperowe - CHOP

• GENERATOR FUNKCYJNY typ FG-8002

Tabela 3. Właściwości generatora

Parametry	GENERATOR FUNKCYJNY typ FG-8002
kształt sygnału	sinus, prostokąt, trójkąt z regulacją składowej stałej oraz regulacją niesymetrii, prostokąt o poziomach TTL
częstotliwość: płynnie mnożnik dziesiętny błąd nastawy niestabilność częstotliwości	(0,02) 0,2-2,0 1Hz, 10Hz,..., 1MHz 5,0% (1Hz-100kHz) 8,0% zakresu (1MHz) 0,5%
wyjście regulacja amplitudy regulacja składowej stałej regulacja niesymetrii dodatkowe wyjście	50 10% (0,2-20)Vpp+ tłumik - 20dB -10V +10V 0,1-10 prostokąt TTL
zniekształcenia sinusa prostokąt: niesymetria prostokąt: tnarostu lub topadania trójkąt: nieliniowość wy TTL: tnarostu lub topadania	1% (10Hz-100kHz) 3% 100ns dla Umax 1% (10Hz-100kHz) 5% (100kHz-2MHz) 25ns

• ZASILACZ STABILIZOWANY typ ZSM-1/97

Tabela 4. Właściwości zasilacza

Trzy niezależne, odseparowane źródła, bez wspólnej masy, dopuszczalne łączenie szeregowe źródeł. Odchylenie Uo od nominalnego, bez obciąż. 4,0%. Zmiana Uo na 10% zmian napięcia sieci 0,5%. Maksymalny prąd chwilowego obciążenia 1,2A. Prąd zwarcia źródeł 1,42,3A. Dynamiczna rezystancja wyjściowa 0,1. Pojedyncze +5V: maksymalny prąd trwałego obciążenia 1,0A. Podwójne 9V ze wspólnym odniesieniem, podwójne 15V ze wspólnym odniesieniem: maksymalny prąd trwałego obciążenia 0,3A.

• ŹRÓDŁO NASTAWNE typ ZNM-2/97 -11V…+11V

Tabela 5. Właściwości źródła nastawmego

Jedno wyjście stabiliz., dwa potencjometry nastawy płynnej: zgrubny -1V...0...+1V, precyzer -0,1V...0...+0,1V. Przełącznik mnożnika wartości wyjściowej x0,1 / x1 / x10. Maksymalny prąd trwałego obciążenia 10mA. Prąd zwarcia źródła 1525mA. Dodatkowe wyjścia napięć przemiennych z transformatora sieciowego do ćwiczenia „Układy zasilające” (Nie zwierać!): podwójne symetryczne 2x12Vsk, obciążalność do 0,3Ask pojedyncze 10Vsk, obciążalność do 1,0Ask.

4. Ćwiczenia, pomiary

• Ćwiczenie pierwsze- pomiar woltomierzem napięcia zasilania U_CC oraz spoczynkowych potencjałów V_C, V_B, V_E

• Ćwiczenie drugie- pomiar potencjałów bez jednej z rezystancji

Tabela 6.. Wyniki pomiarów do ćwiczenia pierwszego oraz drugiego

do pkt	R1,R2	UCC [V]	VC [V]	VB [V]	VE [V]	UBEQ [V]	UCEQ [V]	ICQ [mA]	IBQ [ A]	IDB [ A]	Uwagi
1	R1=82k R2=8,2k	17,944	9,467	1,5055	0,8606	0,6449	8,6064	1,8036	8	198,9	wspólny kolektor
2	R1 R2=8,2k	17,946	17.938	00,01m	00,01m	0	17,928	1,7021 A	0,008	-	wspólna baza
		R1=82k R2	17,944	1,7830	2,417	1,7236	0,6934	0,0594	3,4385	15,630	-	wspólny emiter

W punkcie 2 w tabeli wykonaliśmy ćwiczenie drugie- najpierw wyciągnęliśmy rezystor R₁ i zmierzyliśmy potencjały V_E, V_C, V_B, następnie włożyliśmy rezystor R₁, a wyciągnęliśmy rezystor R₂ i ponownie zmierzyliśmy potencjały.

Przykładowe obliczenia:

U_BEQ = V_B - V_E

U_CEQ = V_C - V_E

= 220

Warunki stabilnej pracy układu:

1.
2.

R_B = R₁||R₂ << R_E·β₀

Warunki stabilnej pracy układu są spełnione

	Obliczenia teoretyczne	Obliczenia po pomiarach
UCC	18V	17,944 V
VE	2,096	0,8606 V
VB	2,746 V	1,5055 V
VC	8,149 V	9,467 V
ICQ ≈ IEQ	2,096 mA	1,8036 mA
UCEQ	6,053 V	8,6064 V

Tabela do ćwiczenia pierwszego

• Ćwiczenie trzecie- Przy połączeniu układu jak w rysunku 1 (bez R_L), dołączamy przyrządy z rysunku 2- oscyloskop i jeden (!) woltomierz. Przy niewielkim sygnale sinus. U_opp≈1V znajdujemy częstotliwość środka pasma f_śr .

f_śr. = 2,915 kHz

• Ćwiczenie czwarte- przy f_śr. mierzymy:

- U_o =f(U_i) dla R_L= ∞

- U_o =f(U_i) dla R_L= 10k

badanie zakresu liniowej pracy

a) U_o =f(U_i), R_L
U_Ogr=5,216V

Sygnał wyjściowy jest ucięty, co widać na zdjęciu:

Rys.1 Ucięty sygnał wyjściowy

Rys.2 Zniekształcenie powyżej zakresu liniowej pracy

Tabela 7.Pomiary dla punktu a)

Lp	UL [V]	UO [V]	UO / UOgr [%]
1.	0,1095	1,0432	20
2.	0,2162	2,0864	40
3.	0,3211	3,1296	60
4.	0,4372	4,1728	80
5.	0,5531	5,216	100
6.	0,7145	6,2592	120

wykres do tabeli 7

b) ) U_o =f(U_i), R_L = 10k
U_Ogr=3,896V

Tabela 8.Pomiary dla punktu b)

Lp	UL [V]	UO [V]	UO / UOgr [%]
1.	0,1217	0,7792	20
2.	0,2338	1,5584	40
3.	0,3457	2,3376	60
4.	0,4867	3,1168	80
5.	0,6001	3,896	100
6.	0,7521	4,6752	120

Wykres do tabeli 8

rezystancja wejściowa:

C₁ )

R_d = 0, U_O
1,8V Odczyt U_i , U_O:

U_i = 0,1871V

U_O = 1,7522V

C₂)

R_d = 4,7k
U_O = 1,0344 E_g = 0,1828

Rezystancja wyjściowa:

d)

R_L=10k

Wnioski:

Przy wykonywaniu ćwiczeń wyznaczyliśmy charakterystyki oraz badaliśmy liniowość pracy tranzystora. Znaleźliśmy charakterystykę przejściową i określiliśmy zakres liniowej pracy bez zniekształceń. Napięcie wyjściowe graniczne jest maksymalnym napięciem, dla którego tranzystor pracuje liniowo. Zauważyć można, jak po jego przekroczeniu zmienia się charakterystyka tranzystora. Na ekranie oscyloskopu można zaobserwować spore zniekształcenia. Są to zniekształcenia nieliniowe. Charakterystyka ulega zakrzywieniu w miarę wzrostu amplitudy sygnału wejściowego. Im silniejsze zakrzywienie charakterystyki, tym większe zniekształcenia sygnału wyjściowego powoduje wzmacniacz.

Przed zajęciami obliczaliśmy teoretyczne parametry układu. Po pomiarach można zauważyć, że różnią się one od tych, które uzyskaliśmy. Po zmierzeniu parametrów i przyrównaniu do wartości teoretycznych, tylko napięcie zasilania było niemal identyczne. W przypadu pozostałych parametrów zauważyć można rozbieżności, które wynikają m.in. z niedokładności pomiarów.

---