Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Laboratorium elektroniki
Ćwiczenie nr 5	Temat: Badanie wzmacniacza zbudowanego w oparciu o tranzystor bipolarny			Zespół: 1) Mularczyk Paweł 2) Stoch Paweł 3) Tomaszewski Andrzej
Data wykonania ćwiczenia: 9.11.1999 r.		Data:	Ocena:

1. Schemat pomiarowy.

Spis elementów:

1. układ bez kondensatora C_E:

R₁=9,1kΩ, R₂=680Ω, R_E=100Ω, R_C=4,7Ω, C_S=2,2μF

2. układ z kondensatorem C_E :

R₁=9,1kΩ, R₂=680Ω, R_E=100Ω, R_C=2,2kΩ, C_S=2,2μF, C_E=25μF

2. Spis przyrządów

• oscyloskop OS-9020A

• generator G 432

• tranzystor bipolarny npn BC107

3. Tabele pomiarowe

układ bez kondensatora C_E układ z kondensatorem C_E=25μF

U_we=100mV

f [Hz]	Uwypp [V]	log f	kU [V/V]	kU [dB]		f [Hz]		Uwypp [V]		log f		kU [V/V]		kU [dB]
10	3,8	1	38	31,6		10		2		1		20		26
20	3,8	1,3	38	31,6		20		2		1,3		20		26
50	4	1,7	40	32		50		2,2		1,7		22		26,8
100	4	2	40	32		100		3,4		2		34		30,6
200	3,95	2,3	39,5	31,9		200		4,4		2,3		44		32,8
500	4	2,7	40	32		220		4,7		2,34		47		33,4
1k	4	3	40	32		240		5		2,38		50		34
2k	3,9	3,3	39	31,8		250		5,2		2,4		52		34,3
5k	3,9	3,7	39	31,8		500		6,4		2,7		64		36,1
10k	3,9	4	39	31,8		1k		6,9		3		69		36,8
20k	3,9	4,3	39	31,8		2k		7,1		3,3		71		37
50k	3,9	4,7	39	31,8		5k		7		3,7		70		36,9
100k	3,4	5	34	30,6		10k		7,1		4		71		37
200k	3	5,3	30	29,5		20k		7,1		4,3		71		37
250k	2,75	5,4	27,5	28,7		50k		7,2		4,7		72		37,1
300k	2,6	5,48	26	28,3		100k		7,1		5		71		37
500k	1,8	5,7	18	25,1		200k		6,8		5,3		68		36,6
1 M	1	6	10	20		500k		5,4		5,7		54		34,6
						640k	5,3		5,8		53		34,5
						700k	5		5,84		50		34
						750k	4,8		5,87		48		33,6
						1 M	3,4		6		30		29,5

4. Wykresy charakterystyk

1. 
   charakterystyka dla układu bez kondensatora C_E

2. charakterystyka dla układu z kondensatorem C_E=25μF

5. Wzory użyte w obliczeniach

6. 
   Wnioski

Wzmacniacz zbudowano w układzie WE w oparciu o tranzystor BC 107. Dla badanego wzmacniacza zmierzono charakterystykę współczynnika wzmocnienia napięcia k_U(f).

Z obliczeń przeprowadzanych w czasie pomiarów napięcie wyjściowe graniczne dla układu bez kondensatora C_E wynosi 2,76V, natomiast dla układu z kondensatorem C_E wynosi 5V. Odpowiada temu wartość graniczna wzmocnienia napięcia, które dla układu bez kondensatora C_E wynosi ku_gr=27,6 V/V oraz dla układu z kondensatorem C_E ku_gr=50 V/V.

Z charakterystyk k_U(f), gdzie wzmocnienie napięcia wyrażone jest w decybelach, zaś f jest funkcją logarytmiczną częstotliwości, odczytujemy wartość graniczną wzmocnienia napięcia ku_gr, które dla układu bez kondensatora C_E wynosi ku_gr=28,7 dB oraz dla układu z kondensatorem C_E ku_gr=37 dB. Przeliczając wartości granicznego wzmocnienia napięcia z dB na V/V otrzymujemy wartości zbliżone do wyliczonych w czasie pomiarów. I tak, dla układu bez kondensatora C_E

4.1. Charakterystykę częstotliwościową K_U(f), na podstawie charakterystyki wyznaczyliśmy:

* wzmocnienie napięciowe, które dla układu bez kondensatora C_E wyniosło 19 V/V (~26 dB), natomiast dla układu z pojemnością C_E około 40 V/V (~32 dB).

Zmiana ta spowodowana jest faktem, że w układzie bez kondensatora C_E nawet niewielki wzrost napięcia wejściowego pociąga za sobą wzrost napięcia na rezystorze R_E (rośnie I_B a zarazem I_C). Wzrost napięcia na R_E powoduje spadek napięcia między bazą a emiterem co z kolei jest przyczyną chwilowej zmiany punktu pracy tranzystora. Powstaniu takiej sytuacji zapobiega kondensator C_E, który składową zmienną napięcia na rezystorze R_E zwiera do masy.

* pasmo przenoszenia wzmacniacza, w zaprojektowanym wzmacniaczu zależy od dołączonego kondensatora sprzęgającego oraz parametrów tranzystora.

W naszym układzie zastosowano kondensator 100 nF, spowodowało to ustalenie dolnej częstotliwości granicznej na f_d = 650 Hz, natomiast górnej nie udało się ustalić z powodu zbyt wcześnie przerwanego prowadzenia pomiarów. Wielkość tę można jedynie oszacować na podstawie przebiegu charakterystyki i wynosi ona około f_g = 1 MHz. Pasmo to wyznaczono przy 3 dB spadku wzmocnienia napięciowego. Dla układu z kondensatorem C_E dolna częstotliwość graniczna wyniosła około 150 Hz natomiast górna około 150 kHz.

4.2. Przesunięcie fazowe między napięciem wyjściowym i wejściowym (pomijając 180-cio stopniowe przesunięcie wprowadzane przez układ ze wspólnym emiterem) dla kilku częstotliwości. Przesunięcie to mierzyliśmy dla układu bez kondensatora C_E. Przesunięcia wyliczone dla tych częstotliwości na podstawie wzoru zamieszczonego w instrukcji miały zbliżone wartości choć w pewnym stopniu odbiegające od pomierzonych. Taki stan rzeczy wynikał z dużych trudności w odczytaniu tych kątów z oscyloskopu, które były spowodowane trudnościami w ustawieniu odpowiedniej wartości generatora podstawy czasu oscyloskopu dla uzyskania „nie płynącego” przebiegu.

Należy dodać, że w układzie z kondensatorem przebieg sygnału wyjściowego był nieco zniekształcony przy zasilaniu UC = 20 V, ale po zwiększeniu napięcia do 30 V zniekształcenia całkowicie znikały.

---