Politechnika Świętokrzyska
Laboratorium Elektronika
Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki
Ćwiczenie: 5	Wzmacniacze na tranzystorach polowych	Data wykonania: 18 I 2013
Grupa 13A ; zespół nr 2 1. Przemysław Janicki		Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk tranzystora polowego złączowego.

2. Schemat pomiarowy, obliczenia, tabele pomiarowe:

2.1. Układ do pomiaru charakterystyk tranzystora polowego:


2.2. Przykładowe obliczenia:

Dla wszystkich punktów w tabelach 1, 2 i 3 zostały wykonane w ten sam sposób (przykład dla punkt 1 tabela 3):




Obliczenie kąta φ w celu wykreślenia charakterystyk fazowych dla danych z tabel 1, 2 i 3, wykonano na podstawie obliczeń, do których wartości f_d i f_g odczytano z wykresów charakterystyk amplitudowych. Wykonano je według wzoru:

Przykłady obliczeń kąta φ pod każdą tabelą.

W tabeli 4 kąt φ obliczono z podanym w niej wzorze φ=-180˚±arcsin(a/b), gdzie arcsin(a/b) dodawano do -180 do punktu pomiarowego 8, do którego sin(a/b) malał, a następnie odejmowano w dalszych punktach, gdzie sin(a/b) rośnie. Według tej zasady postąpiono z punktami 17 i 18, gdzie ponownie arcsin(a/b) został dodany do -180, ponieważ po dojściu do maksimum (90) w punkcie 16 sin(a/b) znów malał.

2.3. Tabele z wynikami pomiarów:

1. Pomiar Ch-ki amplitudowej wzmacniacza na tranzystorze polowym K_u=K_u(f)

Lp.	R0=10kΩ CS=25μF
	f[Hz]	Uwe[V]	Uwy[V]	ku=(Uwy/Uwe)[V]	Ku=20•log(ku)[dB]	φ=180+arctg(fd/f) φ=180-arctg(f/fg)
1	20	0,48	0,18	0,38	-8,52	260,54
2	50	0,51	0,70	1,37	2,75	247,38
3	100	0,53	1,34	2,53	8,06	230,19
4	200	0,51	1,78	3,49	10,86	210,96
5	500	0,50	1,96	3,92	11,87	193,5
6	1k	0,50	2,00	4	12,04	186,84
7	2k	0,50	2,02	4,04	12,13	183,43
8	5k	0,48	2,00	4,17	12,4	181,37
9	10k	0,50	2,00	4	12,04	180,69
10	20k	0,50	2,00	4	12,04	180,34
11	50k	0,51	2,00	3,92	11,87	180,14
12	100k	0,51	1,94	3,8	11,6	180,07
13	200k	0,51	1,76	3,45	10,76	180,03
14	500k	0,51	1,18	2,31	7,29	135
15	1M	0,51	0,7	1,37	2,75	116,57
16	2M	0,50	0,4	0,8	-1,94	104,04
17	5M	0,46	0,22	0,48	-6,41	95,71
18	10M	0,36	0,16	0,44	-7,04	92,86

f_d = 120 [Hz] f_g = 500k[Hz]

Dla pierwszych 14 pkt pomiarowych do 180 dodano arctg(f_d/f), dla pozostałych odjęto arctg(f/f_g).

Obliczenie:

dodanie arctg(fd/f): dla pkt 1 dla pkt 13

odjęcie arctg(f/fg): dla pkt 14 dla pkt 18

2. Pomiar Ch-ki amplitudowej wzmacniacza na tranzystorze polowym K_u=K_u(f)

Lp.	R0=560kΩ CS=25μF
	f[Hz]	Uwe[V]	Uwy[V]	ku=(Uwy/Uwe)[V]	Ku=20•log(ku)[dB]	φ=180+arctg(fd/f) φ=180-arctg(f/fg)
1	20	0,48	1,31	2,73	8,72	243,43
2	50	0,51	2,24	4,39	12,85	218,66
3	100	0,53	2,72	5,13	14,21	201,8
4	200	0,51	2,78	5,45	14,73	191,31
5	500	0,50	2,80	5,6	14,96	184,57
6	1k	0,50	2,82	5,64	15,03	182,29
7	2k	0,50	2,84	5,68	15,09	181,15
8	5k	0,50	2,80	5,6	14,96	180,46
9	10k	0,50	2,80	5,6	14,96	180,23
10	20k	0,50	2,80	5,6	14,96	180,11
11	50k	0,51	2,72	5,33	14,54	180,05
12	100k	0,51	2,62	5,14	14,21	180,02
13	200k	0,51	2,20	4,31	12,7	137,73
14	500k	0,51	1,26	2,47	7,86	113,75
15	1M	0,51	0,70	1,37	2,75	102,41
16	2M	0,50	0,36	0,72	-2,85	96,28
17	5M	0,47	0,17	0,36	-8,83	92,52
18	10M	0,36	0,14	0,39	-8,2	91,26

f_d = 40 [Hz] f_g = 220k[Hz]

Dla pierwszych 12 pkt pomiarowych do 180 dodano arctg(f_d/f), dla pozostałych odjęto arctg(f/f_g).

Obliczenie:

dodanie arctg(fd/f): dla pkt 1 dla pkt 12

odjęcie arctg(f/fg): dla pkt 13 dla pkt 18

3. Pomiar Ch-ki amplitudowej wzmacniacza na tranzystorze polowym K_u=K_u(f)

Lp.	R0=10kΩ CS=0μF
	f[Hz]	Uwe[V]	Uwy[V]	ku=(Uwy/Uwe)[V]	Ku=20•log(ku)[dB]	φ=180+arctg(fd/f) φ=180-arctg(f/fg)
1	20	0,48	0,18	0,38	-8,52	260,54
2	50	0,50	0,64	1,28	2,14	247,38
3	100	0,52	1,22	2,35	7,41	230,19
4	200	0,51	1,62	3,18	10,04	210,96
5	500	0,50	1,76	3,52	10,93	193,5
6	1k	0,50	1,80	3,6	11,13	186,84
7	2k	0,50	1,82	3,64	11,22	183,43
8	5k	0,50	1,80	3,6	11,13	181,37
9	10k	0,50	1,78	3,56	11,03	180,69
10	20k	0,50	1,80	3,6	11,13	180,34
11	50k	0,51	1,78	3,49	10,86	180,14
12	100k	0,51	1,72	3,37	10,56	180,07
13	200k	0,51	1,56	3,06	9,71	180,03
14	500k	0,51	1,04	2,04	6,19	124,99
15	1M	0,51	0,61	1,2	1,56	109,29
16	2M	0,51	0,33	0,65	-3,78	99,93
17	5M	0,47	0,16	0,34	-9,36	94
18	10M	0,36	0,13	0,36	-8,85	92

f_d = 120 [Hz] f_g = 350k[Hz]

Dla pierwszych 13 pkt pomiarowych do 180 dodano arctg(f_d/f), dla pozostałych odjęto arctg(f/f_g).

Obliczenie:

dodanie arctg(fd/f): dla pkt 1 dla pkt 13

odjęcie arctg(f/fg): dla pkt 14 dla pkt 18

4. Pomiar Ch-ki fazowej wzmacniacza na tranzystorze polowym φ=φ(f)

Lp.	R0=10kΩ CS=25μF
	f[Hz]	a[V]	b[V]	arcsin(a/b)	φ=-180˚±arcsin(a/b)
1	20	0,180	0,280	40,01	-139,99
2	50	0,600	0,740	54,18	-125,82
3	100	1,16	1,38	57,2	-122,8
4	200	1,10	1,74	39,21	-140,79
5	500	0,540	1,88	16,69	-163,31
6	1k	0,280	1,96	8,21	-171,79
7	2k	0,160	1,96	4,68	-175,32
8	5k	0,020	2,00	0,57	-179,43
9	10k	0,160	2,02	4,54	-184,54
10	20k	0,280	1,98	8,13	-188,13
11	50k	0,340	1,90	10,31	-190,31
12	100k	0,620	1,86	19,47	-199,47
13	200k	0,940	1,74	32,7	-212,7
14	500k	0,980	1,22	53,44	-233,44
15	1M	0,560	0,672	56,44	-236,44
16	2M	0,356	0,356	90	-270
17	5M	0,130	0,172	49,1	-130,9
18	10M	0,098	0,132	47,94	-132,06

W pkt 17 i 18 ponownie arcsin(a/b) został dodany do -180, ponieważ po dojściu do maksimum (90) w punkcie 16 sin(a/b) znów malał. Przez co charakterystyka w tym miejscu odbiega od założeń, ponieważ wzmacniacz dla tych częstotliwości już nie działa zgodnie z założeniami.

Przykład dla pkt 1 φ=-180˚+arcsin(a/b)=-180+40,01=139,99

Przykład dla pkt 12 φ=-180˚-arcsin(a/b)=-180+19,47=199,47

3. Wnioski:

W przeprowadzonym badaniu należało zdjąć z oscyloskopu przebiegi sygnałów wejściowych i wyjściowych, jednak ze względu na ograniczenia czasowe i brak wprawy w obsłudze oscyloskopu nie udało się tego wykonać. Otrzymane charakterystyki amplitudowe są zgodne z teoretycznymi. Wzmacniacz im ma mniejsze obciążenie na wyjściu, tym więcej tłumi częstotliwości, zaczynając od 20 Hz. Mimo, że nie odczytano f_g dla R₀=1kΩ (za wąski zakres częstotliwości generatora), można teoretycznie określić, że jest ona większa niż dla układu z R₀=10kΩ. Wiąże się to z większym pasmem przenoszenia B dla układu z mniejszą rezystancją obciążenia. Ze względu na szumy charakterystyki amplitudowe nie rozpoczynają się w początku układu współrzędnych. Częstotliwości graniczne oraz pasmo przenoszenia otrzymano z charakterystyki amplitudowej, w celu wykonania charakterystyki fazowej (obliczenia). Jednak zapewne jest ona obardzona błędem spowodowanym nie dokładnym odczytem parametrów "a" i "b", ponieważ dla kilku częśtotliwości odczyt był bardzo trudny.

7/7