POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM PODSTAW Elektroniki
Numer ćwiczenia: 5	Temat ćwiczenia: Projektowanie i badanie wzmacniacza małej częstotliwości na tranzystorze unipolarnym typu MOS	Zespół 1: 1.Robert Paluch 2.Beata Paździerz 3.Konrad Pawłowski
Data wykonania: 26.XI.2001	Data oddania do sprawdzenia: 3.XII.2001	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie układu wzmacniacza o zadanych wartościach napięcia zasilania oraz napięcia U_GS . Po zaprojektowaniu i połączeniu układu należało wyznaczyć charakterystyki: amplitudową oraz przesunięcia fazowego z obciążeniem.

2. Schemat.

3. Projekt wzmacniacza.

Naszym zadaniem było zaprojektowanie wzmacniacza małych częstotliwości na tranzystorze polowym o podanych wielkościach:

E_D = -14 V

U_GS = -7 V

C₁=C₂=2,2μF

R_o = 1kΩ

Wartości rezystancji R₁ i R₂ dobieramy tak aby połowa napięcia zasilania była na złączu bramka-źródło tranzystora polowego. Chcąc zapewnić sterowanie napięciowe tranzystora wartości tych oporników mogą być duże:

R₁= 560 kΩ

R₂= 560 kΩ

Rezystancję drenu wyznaczamy na rodzinie charakterystyk wyjściowych tranzystora MOS którą wyznaczyliśmy wcześniej. Na osi napięcia U_DS zaznaczamy napięcie zasilania E_D= -14V oraz punkt o współrzędnej U_DS=
E_D na charakterystyce wyjściowej dla napięcia U_GS= -7V. Mając wyznaczone dwa punkty możemy narysować prostą łączącą te punkty, prosta ta przetnie oś prądu I_D w pewnym punkcie, wartość ta jest wartością maksymalną prądu drenu. Znając napięcie zasilania oraz wartość maksymalną prądu drenu możemy wyznaczyć rezystancję R_D.

E­_D = -14 V

I_D = 7,75 mA

R_D =

R_D = 1806 Ω

Znając wszystkie parametry obwodu możemy połączyć układ i przystąpić do wyznaczania charakterystyk zaprojektowanego wzmacniacza.

4. Tabele pomiarowe i obliczenia.

• Charakterystyka częstotliwościowa:

f	U­1	U2	Ku
30	2	1,1	0,8
40	2	1,85	1,6
80	2	2,2	2,6
100	1,9	2,4	3,2
400	1,9	2,7	3,4
800	1,9	2,75	3,5
1k	1,9	2,8	3,4
4k	1,9	2,85	3,7
8k	1,9	2,8	3,8
10k	1,9	2,9	3,8
40k	1,8	2,95	4,3
80k	1,8	2,95	4,3
100k	1,8	2,95	4,3
400k	1,8	2,95	4,0
500k	1,8	2,95	3,7
600k	1,8	2,85	3,5
700k	1,8	2,75	3,4
800k	1,8	2,7	3,2
900k	1,8	2,65	2,9
1M	1,8	2,6	2,5
1,1M	1,8	2,5	2,3

Obliczając wzmocnienie k_u korzystamy ze wzoru:

k_u = 20⋅log()

Przykładowe obliczenia:

K_u = 20*log() = 4,3

- Charakterystyka przesunięcia fazowego

f[Hz]	a[dz]	b[dz]	t[s]	ϕ1	ϕ2
10	1,1	1,2	-0,020	66,44	108
20	1,4	1,9	-0,008	47,46	122,4
30	1,2	2,3	-0,003	31,45	147,6
40	1,3	2,4	-0,002	32,80	151,2
60	0,9	2,6	-0,001	20,25	158,4
80	0,8	2,6	-0,0004	17,92	168,48
100	0,6	2,7	-0,0001	12,84	176,4
400	0	2,8	0	0,00	180
800	0	2,8	0	0,00	180
1000	0	2,8	0	0,00	180
4000	0	2,9	0	0,00	180
8000	0	3	0	0,00	180
10000	0	3	0	0,00	180
40000	0	3	0	0,00	180
80000	0	3	0	0,00	180
100000	0,2	3	0,0000002	3,82	187,2
400000	0,6	2,8	0,0000002	12,37	208,8
800000	1	2,6	0,00000015	22,62	223,2
900000	1,1	2,5	0,00000015	26,10	228,6
1000000	1,1	2,4	0,00000015	27,28	234
1100000	1,1	2,3	0,00000016	28,57	243,36

Kąt ϕ₁ otrzymaliśmy :

Sin ϕ₁ =

ϕ₁ = arcsin

Kąt ϕ₂ został wyznaczony w oparciu o wzór : ϕ₂ =180° ± f⋅t⋅360° gdzie :

t jest czasem przesunięcia między minimum napięcia U₁ a maksimum napięcia U₂ i w zależności gdy U₁ wyprzedza U₂ stosujemy wzór ze znakiem „+” w

przeciwnym razie znak „-”.

• Zależności U₂ =f(U₁ ) dla stałej wartości częstotliwości (f= const).

U1	U2
0,6	1,8
1	2,9
1,1	3,5
1,2	4,1
1,4	4,6
1,6	5,3
1,8	6
2	6,5
2,2	7,2
2,3	7,7
2,5	8,2
2,8	9,1

Wnioski:

Ćwiczenie polegało na zaprojektowaniu wzmacniacza na tranzystorze unipolarnym MOS.

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów można stwierdzić iż wzmacniacz zaprojektowany przez nas może służyć do wzmacniania sygnałów o małej częstotliwości. Wzmocnienie tego wzmacniacza jest mniejsze od wzmocnienia wzmacniacza na tranzystorze bipolarnym, zakres częstotliwości wzmacnianego sygnału jest zbliżony do zakresu wzmacniacza na tranzystorze bipolarnym. Wszystkie charakterystyki wyznaczaliśmy z obciążeniem rezystancyjnym R=1000Ω.

Wzmacniacz powinien być zasilany ze źródła stabilizowanego, gdyż zmiany napięcia zasilania powodują przesunięcie punktu pracy tranzystora, co może wpływać na odkształcenia wzmacnianego sygnału.

---