background image

TRANZYSTOR W UKŁADZIE WZMACNIACZA OE 

 

1.

  PARAMETRY

 

MAŁOSYGNAŁOWE

 

TRANZYSTORA

 

(WKŁADKA

 

DN011A)

:

 

 

 

Układ badany składa się z tranzystora bipolarnego T, opornika kolektorowego R

C

 oraz opornika 

R

g

,  reprezentującego  rezystancję  wewnętrzną  źródła  sygnału  (rys.  1a).  Rodzaj  źródła  sygnału  e

G

(t

zależy  od  przeprowadzanego  eksperymentu.  Przy  obserwacji statycznej charakterystyki przejściowej 
układu badanego, do gniazda „wejście 1” doprowadza się napięcie trójkątne z wkładki charakterogra-
ficznej  SN7212.  Przy  pomiarach  wzmocnienia  źródłem  sygnału  wejściowego  może  być  generator 
skoku napięcia (wkładka SN1011), który umożliwia wysterowanie układu badanego niewielkim przy-
rostem napięcia 

E

G

 względem składowej stałej E

G

 (rys. 1b). Zarówno amplituda przyrostu 

E

G

 jak i 

poziom stały E

G

 mogą być regulowane. 

    a)       

DN011A

 

 

+ 5 V

 

R

 

c

 

1k

 

T

 

BC 546B

 

10k

 

WE 1

 

e

 

G

 

(t)

 

WY

 

WE 2

 

                        

 

 b) 

 

 E

 

G

 

t

 

e

 

G

 

E

 

G

 

t

 

0

 

 

Rys. 1. (a) Elementarny układ wzmacniający z tranzystorem bipolarnym (wkładka DN011A). Źródło 
e

g

(t) dołączane jest z zewnątrz. (b) Kształt e

g

(t) przy pomiarach wzmocnienia (SN1011). 

 
1.1 Pomiar statycznej charakterystyki przejściowej 
 
Obejrzeć  na  ekranie  i  przerysować  do  sprawozdania 
charakterystykę  przejściową  u

WY

  =  f(u

WE1

)  układu.  Dla 

przejrzystości  charakterystyka  ta  powinna  być obserwo-
wana  i  narysowana  w  zakresach  współrzędnych: 
x=u

WE

1

∈(-0,2  V;  1,8  V);  y=u

WY

∈(0  V;  5  V),  tzn.  przy 

czułości odchylania toru X równej 0,2 V/cm, zaś toru Y 
równej  1  V/cm  (podstawa  czasu  200kSa/s).  Schemat 
układu pomiarowego przedstawiono na rys. 2 lub 

(

•)

.  

 

WE 1

 

WE 2

 

WY

 

WY

 

DN 011A 

 

SN 7212

 

X

 

Y

 

Ch1

 

A

 

Ch2

 

B

 

tryb X-Y

 

układ 

badany

 

wkładka charakterograficzna XY

 

 Rys.2 

W  sprawozdaniu,  w  polu  charakterystyki  wrysować  asymptoty  obowiązujące  w  różnych  zakresach 
napięcia wejściowego i podać ich równania. Wyznaczyć wartość współczynnika wzm. prądowego 

β

 

1.2. Pomiar parametrów małosygnałowych  
 
Stosując  generator  skoku  napięcia  (wkładka  SN1011  rys.1b)  wyznaczyć  parametry  małosygnałowe 
tranzystora w różnych punktach pracy określonych wartościami napięcia U

WY 

= 4,7, 4,2, 3,7…1,2, 0,7, 

0,2V. Amplitudę przyrostu napięcia 

E

G

 dobrać tak aby odpowiadająca mu zmiana napięcia 

U

WY

 nie 

przekroczyła 0,2V. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w Tablicy 1. Napięcia E

G

U

WE

2

 i U

WY

 mie-

rzyć woltomierzami napięcia stałego o rozdzielczości co najmniej 4 cyfr. 

 

Tablica 1. Parametry małosygnałowe tranzystora w różnych punktach pracy 

punkt pracy 

parametry małosygnałowe 

E

G

 

U

WE

2

 

U

WY

 

I

C

 

E

G

 

U

WE

2

(=

U

BE

U

WY

 

I

B

 

I

C

 

h

11

 

h

21

 

g

m

 

 

 

4,7V 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

 

 

0,2V 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

() wielkość mierzone

    

() wielkość obliczane na podstawie pomiarów - parametry małosygnałowe należy obliczyć na podsta-
wie ich definicji, jako stosunek odpowiednich przyrostów napięć/prądów.  
 

W sprawozdaniu zamieścić tabelę pomiarową, narysować małosygnałowy schemat zastępczy układu z 
Rys.1 (a), podać wzory obliczeniowe parametrów małosygnałowych, sporządzić wykresy h

11

h

21

g

m

 

w funkcji prądu kolektora i porównać je z wartościami katalogowymi tranzystora. Wykres h

11

(I

c

) spo-

rządzić  w  skali  półlogarytmicznej.  Wykres  g

m

(I

c

)  aproksymować  równaniem  g

m

=  I

c

/(

ηU

T

)  i  wyzna-

czyć wartość współczynnika 

η 

(sprawność złącza). 

 

2.

  WZMACNIACZ

 

PASMOWY

 

WE

 

(OE)

 

(WKŁADKA

 

DN011B) 

 

Schemat jednostopniowego tranzystorowego wzmacniacza OE przedstawiono na rys. 3. Prąd emitera 
tranzystora T określony jest przez rezystory R

1

R

2

R

E

 i wynosi około 0,8 mA. Element R

g

 reprezentu-

je  rezystancję  wewnętrzną  źródła  sterującego,  zaś  R

0

 

−  rezystancję  obciążenia.  Elementy  R

C

  i  C

2

  są 

wmontowywane do układu przez wykonującego ćwiczenie po obliczeniu ich wartości wg podanych w 
Tablicy 2 założeń projektowych.  

 

R

 

0

 

100k

 

C

 

E

 

220

 

µ

 

F

 

R

 

E

 

3,3k

 

WY

 

C

 

2

 

R

 

C

 

+ 15V

 

T

 

BC 546B

 

R

 

1

 

330k

 

WE 1

 

R

g

=10k

 

WE 2

 

C

 

1

 

1,5

 

µ

 

F

 

R

2

 

100k

 

 

Rys. 3. Schemat ideowy jednostopniowego wzmacniacza pasmowego 

 

2.1 Obliczenia projektowe  
Obliczyć takie wartości elementów R

C

 i C

2

 wzmacniacza przedstawionego na rys. 3, aby napięciowe 

wzmocnienie  skuteczne  k

us

0

  oraz  dolna  częstotliwość  graniczna  tego  układu  były  równe  wartościom 

określonym  w  Tablicy  2.  Można  wybrać  dowolną  kombinację  wartości  k

us

0

  oraz  f

d

3dB

.  Do  obliczeń 

przyjąć  podane  na  schemacie  nominalne  wartości  innych  elementów  układu  oraz  wartości  parame-
trów małosygnałowych tranzystora w p.p. I

c

= 0.8mA – wybrać odpowiednie wartości z Tablicy 1.

  

 

W sprawozdaniu zamieścić schematy ideowy i małosygnałowy wzmacniacza, podać wzory projekto-
we i obliczone wartości elementów. 

 

Tablica 2. Wartości wzmocnienia skutecznego i dolnej częstotliwości granicznej wzmacniacza 

zespół 

|k

us

0

|,V/V 

10 

20 

30 

40 

50 

60 

f

d

3dB

, Hz 

25 

30 

50 

100 

150 

200 

 
2.2. Pomiar wzmocnienia  
Po  wmontowaniu  elementów  należy  zmierzyć  wzmocnienie  k

us

  zaprojektowanego  wzmacniacza  w 

konwencjonalny  sposób,  tzn.  mierząc  napięcia  składowej  zmiennej  na  wejściu  (WE1)  i  wyjściu 
wzmacniacza.  

background image

 

Do pomiaru napięć 

1

we

u

 i 

wy

u

 (sygnały zmienne) można użyć  

a)

  oscyloskop cyfrowy z funkcją pomiaru napięć zmiennych lub  

b)

  woltomierz  prawdziwej  wartości  skutecznej  ("true  rms")  napięcia  zmiennego  o  szerokim 

zakresie częstotliwości mierzonych napięć  

Należy zmierzyć charakterystyką amplitudową wzmacniacza |k

us

f )| szerokim zakresie często-

tliwości. 

W sprawozdaniu należy:  

  narysować zmierzoną charakterystykę w formie: |k

us

| w dB,  w Hz - skala logarytmiczna, 

  zestawić w tabeli wartości |k

us

0

| i f

d

3Db 

wyznaczone w pomiarach z wartościami założonymi w pro-

jekcie. Podać możliwe przyczyny ewentualnych niezgodności, 

  podać wzory i wartości częstotliwości załamania cha-ki odpowiadających stałym czasowym zwią-

zanych z pojemnościami C

1

C

2

, i C

E  

i określić teoretyczną wartość dolnej częst. granicznej.   

 
2.3. Wymiana pasma na wzmocnienie  
Dla różnych wartości opornika R

C

 z zakresu (0,5 - 12k

Ω) zaobserwować zjawisko wymiany pasma na 

wzmocnienie. Eksperymentalnie określić położenie środka pasma (napięcie wyjściowe nie zmienia się 
przy zmianie częstotliwości) i wyznaczyć wartość k

us

0

. Pomiaru pasma (górna cz. graniczna) dokonać 

korzystając  ze  wskaźnika  poziomu  napięcia  wyjściowego  SN6011,  który  należy  wysterować  napię-
ciem wyjściowym. Poziom 0 dB na wskaźniku powinien być ustawiony przy środkowej częstotliwości 
pasma. Pomiaru pasma dokonuje się przestrajając generator w kierunku większych częstotliwości, aż 
do  uzyskania  spadku  napięcia  wyjściowego  o  3  dB.  Zmierzone  wartości  górnej  częstotliwości  gra-
nicznej  f

g

  i  wzmocnienia  w  środku  pasma  k

us

0

  umieścić  w  tabeli.  Obliczyć  pole  wzmocnienia  B  

f

g

k

us

0

.  (Uwaga:  aby  najlepiej  zapewnić  warunki  małosygnałowej  pracy  wzmacniacza,  należy ustawić 

największą  czułość  wskaźnika  SN6011.  Dzięki  temu  wzmacniacz  może  być  wysterowany  możliwie 
najmniejszym  sygnałem  w  danych  warunkach  pomiarowych). 

W  sprawozdaniu  zamieścić  tabelę  po-

miarową 

R

C

 

|k

us

0

f

g3dB

 

B  

 

 

 

 

oraz wykres zależności B(R

c

). 

 

2.4. Obserwacja przebiegu napięcia wyjściowego przy przesterowaniu wzmacniacza 
Zaobserwować  na  oscyloskopie  zniekształcenia  sygnału  wyjściowego,  wynikające  z  przesterowania 
wzmacniacza, powstające wskutek podania na jego wejście sygnału o zbyt dużej amplitudzie. 

Obser-

wowany przebieg napięcia naszkicować w sprawozdaniu. 

Ustalić częstotliwość w środku pasma (np. 

1 kHz) a następnie zmierzyć współczynnik zniekształceń nieliniowych h w funkcji amplitudy sygnału 
wyjściowego.  

W sprawozdaniu umieścić zależność h(

wy

u

). Wyjaśnić kształt napięcia na wyjściu wzmacniacza pra-

cującego  w  warunkach  przesterowania  oraz  przebieg  zależności  h(

wy

u

).  W  tym  celu  w  układzie 

współrzędnych I

C

(U

CE

) narysować statyczną i dynamiczną prostą pracy. Zaznaczyć punkt pracy tran-

zystora i oszacować maksymalną wartość napięcia wyjściowego nie podlegającego zniekształceniom.  

 

3.

 

WYKAZ

 

APARATURY

 

POMOCNICZEJ 

− wkładka charakterograficzna XY dwukanałowa  

SN7212, 

− generator skoku napięcia  

 

 

 

SN1011 

− generator sinusoidalny przestrajany 

 

 

SN2013, 

− woltomierze ac „true rms” (2szt.) 

 

 

np. Agilent, HP seria 34…, 

− oscyloskop 
− miernik zniekształceń nieliniowych 
− trójnik BNC (2 szt), kabel zasilania wkładki