ĆWICZENIE LABORATORYJNE

TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza

z tranzystorem bipolarnym (2 h)

1. WPROWADZENIE

Przedmiotem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania podstawowych

układów zasilania i stabilizacji punktu pracy oraz właściwościami wzmacniającymi
wzmacniaczy z tranzystorem bipolarnym. Ćwiczenie pozwala zapoznać się z podstawowymi
parametrami wzmacniaczy z tranzystorem w układzie OB, OE i OC.

2. ZAGADNIENIA TEORETYCZNE

W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z

następujących pozycji literaturowych:
1. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. – „Układy elektroniczne” WAT 1984, S-

45925 str. 96-128.

2. Lurch E. N. – „Podstawy techniki elektronicznej” Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str.

292-318 i 329-347.

3. Watson J. - „Elektronika” WKiŁ 1999, Syg. 55914, str. 136-148.

3. PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE

1. Narysować charakterystyki tranzystora bipolarnego.
2. Wymienić parametry graniczne tranzystora bipolarnego.
3. Narysować układy zasilania i stabilizacji punktu pracy tranzystora.
4. Narysować schemat wzmacniacza z tranzystorem w układzie OE, OB i OC.
5. Wymienić i omówić parametry i charakterystyki wzmacniacza.
6. Omówić właściwości wzmacniacza z tranzystorem w układzie OC.

Uwaga!
Zauważone błędy lub inne uwagi dotyczące instrukcji i ćwiczenia proszę kierować do
Wojciecha Pary tel. [phone] lub [e-mail]

4. PRZEBIEG ĆWICZENIA

4.1. Pomiar parametrów wzmacniacza w układzie OE z zasilaniem stałym prądem bazy
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 1.

C1

2 2 µ

F

Wy

We

R1

47k

Ω

Q1

12V

+

VR4

1Μ Ω

A

A

R5

3,3k

Ω

Rys. 1. Schemat pomiarowy do wyznaczania parametrów wzmacniacza

B. Ustawienie i pomiar parametrów tranzystora w punkcie pracy
- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie kolektor – emiter

U

CE

=1/2U

Z

, zmierzyć i zapisać wartość napięcia U

BE

;

- włączyć amperomierz do pomiaru prądu bazy I

B

oraz prądu kolektora I

C

;

- zmierzyć wartość natężenia prądu kolektora I

C

i natężenia prądu bazy I

B;

- odłączyć amperomierze z obwodu bazy i kolektora.

C. Pomiar współczynnika wzmocnienia napięciowego wzmacniacza
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia

wzmacniacza;

- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość

niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego

Uwy przerysować przebiegi.

D. Zadanie:

- obliczyć wartość wzmocnienia prądowego

B

C

I

I

=

β

, oraz wzmocnienie napięciowe układu

we

wy

U

U

U

K

=

.

4.2. Pomiary parametrów wzmacniacza z rezystorem R

E

A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 2.

C1

2 2 µ

F

Wy

We

R1

47k

Ω

Q1

12V

+

VR4

1Μ Ω

A

A

R6

2,2k

Ω

VR1

1

k

Ω

Rys. 2. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza z rezystorem R

E

B. Ustawienie i pomiar parametrów tranzystora w punkcie pracy dla R

E

=0

- przyłączyć układ do napięcia zasilania U

Z

ale nie przyłączać źródła sygnału;

- ustawić wartość potencjometru VR1=0;
- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie kolektor – emiter

U

CE

=1/2U

Z

, zmierzyć i zapisać wartość napięcia U

BE

;

- włączyć amperomierz do pomiaru prądu bazy I

B

oraz prądu kolektora I

C

;

- zmierzyć wartość natężenia prądu kolektora I

C

i natężenia prądu bazy I

B;

- odłączyć amperomierze z obwodu bazy i kolektora.

C. Pomiar współczynnika wzmocnienia napięciowego wzmacniacza
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia

wzmacniacza;

- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość

niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego

Uwy przerysować przebiegi.

D. Ustawienie i pomiar parametrów tranzystora w punkcie pracy dla R

E

=1k

Ω

- ustawić wartość potencjometru VR1=1k

Ω;

- powtórzyć czynności z punktu B i C.

E. Zadanie

- obliczyć wartość wzmocnienia prądowego

B

C

I

I

=

β

, oraz wzmocnienie napięciowe układu

we

wy

U

U

U

K

=

dla obu wartości rezystora R

E

.

4.3. Pomiary parametrów wzmacniacza z rezystorem R

E

i pojemnością C

E

A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 3.

C1

22 µ

F

Wy

We

R1

47k

Ω

Q1

12V

+

A

A

R4

4,7k

Ω

VR2

1 0

k

Ω

R7

1

k

Ω

R2

1

k

Ω

C2

22 µ

F

Rys. 3. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza z rezystorem R

E

i pojemnością C

E

B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz pomiar wzmocnienia napięciowego
wzmacniacza
- przyłączyć układ do napięcia zasilania U

Z

ale nie przyłączać źródła sygnału;

- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie kolektor – emiter

U

CE

=1/2U

Z

, zmierzyć i zapisać wartość napięcia U

BE

;

- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia

wzmacniacza;

- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość

niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego

Uwy przerysować przebiegi;

- odłączyć kondensator C2 i powtórzyć wszystkie czynności pomiarowe.

C. Zadanie

- obliczyć wartość wzmocnienia napięciowego układu

we

wy

U

U

U

K

=

dla przyłączonego i

odłączonego kondensatora C2.

4.4. Pomiary parametrów wzmacniacza ze sprzężeniom kolektorowym
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 4.

C1

2 2 µ

F

Wy

We

R3

100k

Ω

Q1

12V

+

VR4

1 Μ Ω

R4

4,7k

Ω

Rys. 4. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza ze sprzężeniem kolektorowym

B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz pomiar wzmocnienia napięciowego
wzmacniacza
- przyłączyć układ do napięcia zasilania U

Z

ale nie przyłączać źródła sygnału;

- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie na kolektorze tranzystora

U

C

=1/2U

Z

, zmierzyć i zapisać wartość napięcia U

BE

;

- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia

wzmacniacza;

- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość

niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego

Uwy, przerysować przebiegi.

C. Zadanie

- obliczyć wartość wzmocnienia napięciowego układu

we

wy

U

U

U

K

=

.

4.5. Pomiary parametrów wzmacniacza w układzie OB
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok b połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 5.

C4

10 0 µ

F

Wy

We

R8

2,2k

Ω

Q2

12V

+

A

A

R12

3,3k

Ω

VR2

10

k

Ω

R9

2 20 Ω

R11

22k

Ω

C3

10 µ

F

R10

100

Ω

U

A

U

B

Rys. 5. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza w układzie OB

B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz parametrów tranzystora
- przyłączyć układ do napięcia zasilania U

Z

ale nie przyłączać źródła sygnału;

- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR2 napięcie na kolektorze tranzystora

U

C

=1/2U

Z

;

- dokonać pomiaru prądu emitera I

E

oraz prądu kolektora I

C

;

- odłączyć amperomierze z obwodu emitera i kolektora;

C. Pomiar wzmocnienia napięciowego wzmacniacza oraz impedancji wejściowej
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia

wzmacniacza;

- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość

niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego

Uwy, przerysować przebiegi;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału w punkcie A - U

A

i w punkcie B - U

B

D. Zadanie

- obliczyć współczynnik =

I

C

I

E

, wzmocnienie napięciowe wzmacniacza

we

wy

UW

U

U

K

=

,

wzmocnienie napięciowe tranzystora

A

wy

UT

U

U

K

=

oraz impedancję wejściową

10

R

U

U

U

I

U

Z

B

A

A

e

e

we

−

=

=

.

4.6. Pomiary napięć stałych wzmacniacza w układzie OC
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok c połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 6.

U

E

Q3

12V

+

VR2

10

k

Ω

R16

2,2k

Ω

Rys. 6. Schemat układu napięć stałych wzmacniacza w układzie OC

B. Pomiary
- regulując potencjometrem VR2 ustawiać wartości U

B

zgodnie z tabelą 1 i odczytywać

wartość napięcia U

E

;

- wyniki zanotować w tabeli 1.

Tabela 1

U

B

[V]

2

3

4

5

U

E

[V]

4.7. Pomiary parametrów wzmacniacza w układzie OC
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok c połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 7.

C3

1 0 µ

F

We

R14

47k

Ω

Wy

Q3

12V

+

VR2

1 0

k

Ω

R16

2,2k

Ω

R13

10k

Ω

B

A

Rys. 7. Schemat układu do pomiaru parametrów wzmacniacza w układzie OC

B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz pomiar wzmocnienia napięciowego
wzmacniacza
- regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość U

E

=1/2U

Z

;

- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia

wzmacniacza;

- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość

niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego

Uwy, przerysować przebiegi;

- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału w punkcie A - U

A

i w punkcie B - U

B

C. Zadanie

- obliczyć wzmocnienia napięciowe układu

we

wy

U

U

U

K

=

, prąd bazy

14

R

U

U

I

B

A

b

−

=

, impedancję

wejściową

b

B

we

I

U

Z

=

, współczynnik wzmocnienia prądowego

b

e

I

I

I

K

=

oraz współczynnik

wzmocnienia mocy

U

I

P

K

K

K

⋅

=

5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
- krótki opis ćwiczenia;
- schematy ideowe układów pomiarowych;
- wyniki pomiarów;
- zdjęte oscylogramy i sporządzone wykresy;
- protokół pomiarowy podpisany przez prowadzącego ćwiczenie;
- przykładowe obliczenia;
- wnioski.