Wrocław 09.01.1997.

Mariusz Wiatr

Andrzej Wikiera

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 1.

Temat: Statyczne i dynamiczne właściwości wzmacniacza.

W ćwiczeniu należało wykonać pomiary statycznych i dynamicznych właściwości układu wzmacniacza wykonanego na elementach dyskretnych. Wzmacniacz został wykonany na tranzystorze BC 108. Ze względu na trudności z uruchomieniem wcześniej zaprojektowanego układu wzmacniacza nie zostały wykonane wszystkie zaplanowane pomiary. Zrealizowana została tylko cześć ćwiczenia.

Schemat układu badanego wzmacniacza :

1.Badanie właściwości statycznych tranzystora. Pomiary wykonano przy f=500Hz.

a) Badanie wpływu zmian położenia punktu pracy w obszarze aktywnym charakterystyk wyjściowych tranzystora na zniekształcenia sygnału sinusoidalnego na wejściu.

Przy zwiększaniu amplitudy sygnału wejściowego od 0V do 2V nie zauważyliśmy zniekształceń sygnału wyjściowego. Dopiero po przekroczeniu 2V przebieg wyjściowy zaczął

szybko się zniekształcać. Wykres nr 1 zawiera oscylogram napięcia wyjściowego przy U_wej=5V.

Badany wzmacniacz zasymulowaliśmy także w programie Spice (wykres nr 5) gdzie widać wpływ zmiany amplitudy sygnału wejściowego na zniekształcenia sygnału wyjściowego.

b) Wpływ napięcia zasilającego na położenie prostej pracy.

Wraz ze wzrostem napięcia zasilania prosta pracy przesuwała się równolegle do góry ponieważ od strony napięcia U_CC układ jest widziany jako zwykła rezystancja co widać na wykresie nr 2 .

Wpływ napięcia zasilającego na zniekształcenia sygnału wyjściowego (wykres nr 3).

3. Wpływ napięcia zasilającego na zniekształcenia zasymulowaliśmy w programie Spice (wykres nr 6).

3. d) Wpływ zmian obciążenia R_C w obwodzie kolektora na położenie prostej pracy.

Zmiany prostej pracy pod wpływem zmian rezystora R_C pokazuje (wykres nr 4). Jest ona położona najbardziej płasko dla maksymalnej wartości R_C w pobliżu osi napięcia U_CE, zwiększając rezystor kolektorowy, górny punkt prostej przesuwa się w kierunku niższych napięć, natomiast położenie dolnego punktu prostej pracy nie ulega praktycznie zmianom z zachowaniem stałej wartości prądu. Do sprawozdania dołączyliśmy wykres czasowy napięcia wyjściowego wzmacniacza dla różnych wartości rezystancji R_C (wykres nr 7). Wzrost rezystancji kolektorowej powoduje wzrost amplitudy sygnału wyjściowego.

e) Badanie wpływu zmian rezystora bazowego R1 na położenie prostej pracy (wnioski).

f) Wpływ zmian rezystancji obciążenia rzeczywistego na położenie prostej pracy.(wnioski).

Wnioski:

W przypadku badania statycznych właściwości wzmacniacza przebiegi sygnału wyjściowego odrysowane z ekranu oscyloskopu są bliskie przebiegom otrzymanym za pomocą analizy komputerowej. Nieścisłości mogą wynikać z nierówności wartości parametrów rzeczywistych układu, które zawierały się w określonej tolerancji, a wartościami parametrów branych do obliczeń przez komputer. Różnice są na tyle małe, że można ich nie brać pod uwagę.

Pod wpływem zmiany napięcia zasilania prosta pracy przesuwa się równolegle ponieważ od strony napięcia U_CC układ jest widziany jako zwykła rezystancja.

Przy zmniejszaniu napięcia zasilającego zaobserwowaliśmy, że dla napięć mniejszych od 7V pojawiają się zniekształcenia co możemy zaobserwować na wykresie nr 6,wraz ze spadkiem napięcia zasilania zniekształcenia sygnału wyjściowego rosną. Zniekształcenia te objawiają się przez obcięcie górnych połówek napięcia wyjściowego.

W przypadku regulacji rezystorem bazowym R1 zmienia się punkt pracy tranzystora. Prosta pracy ma stałe nachylenie ale zmienia swoje położenie w funkcji zmian wartości prądu kolektora i napięcia U_CE.

Przy wyznaczaniu maksymalnej wartości amplitudy sygnału wejściowego dla której nie występuje zniekształcenie sygnału wyjściowego widzimy, że przy zmniejszeniu wartości rezystora _­­R_C możemy podawać większe sygnały na wejście nie wywołując zniekształcania sygnału, aż do momentu gdy tranzystor nie zacznie wchodzić w stan nasycenia.

W przypadku zmiany wartości obciążenia rzeczywistego prosta pracy zmienia swoje nachylenie jednak jej górny punkt nie zmienia swojego położenia i dla małych wartości obciążenia prosta staje się praktycznie pionowa.

Stosując w obciążeniu diodę Zenera prosta pracy jest obcinana po osiągnięciu przez napięcie U_CE wartości równej napięciu diody . Wpięcie diody równolegle do rezystancji R_C powoduje obcięcie prostej pracy dla napięć U_CE mniejszych od napięcia równego U_CC-U­­_Z.

Wpływ pojemności C_C na kształt impulsu wyjściowego przy pobudzeniu prostokątnym jest spowodowany tym, że pojemność ta przenosi się do obwodu bazy zgodnie ze wzorem:, a więc pojawia się duża pojemność w obwodzie bazy, która w połączeniu z rezystancją generatora działa jak układ całkujący. Pojemność ta bardzo silnie zależy od wzmocnienia napięciowego K_U.

Przy pracy impulsowej moc w tranzystorze wydziela się jedynie przy przechodzeniu tranzystora ze stanu zatkania do nasycenia i odwrotnie.

---