POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA W KIELCACH |
||
LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH |
||
Ćwiczenie nr.5 |
Temat: Badanie wzmacniacza różnicowego
|
Skład zespołu : Góra Michał Piwko Artur Bielawski Marcin Gołąbek Paweł WYDZIAŁ: elektryczny GRUPA: 35b
|
Data wykonania Ćwiczenia: 08.12.98r |
Data oddania Sprawozdania: 05.01.99r |
Ocena: |
1.Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia było poznanie budowy, zasady działania oraz warunków pracy wzmacniaczy różnicowych na podstawie wykonanych ćwiczeń.
2.Wykaz użytych przyrządów.
-multimetr cyfrowy
-generator cyfrowy o zakresie maksymalnym 20MHz
-zasilacz stabilizowany
-oscyloskop
-tablica z elementami
3.Wiadomości teoretyczne.
Wzmacniacz różnicowy jest podstawowym układem wchodzącym w skład wzmacniaczy prądu stałego. Cechą specyficzną tego wzmacniacza jest to, że wzmacnia on sygnały stałe i zmienne ze względu na brak pojemności sprzęgających. Jednak główną cechą wzmacniacza różnicowego jest zdolność do odróżniania sygnałów użytecznych od szkodliwych . Dzięki temu wzmacniacz różnicowy znalazł zastosowanie między innymi jako stopień wejściowy wszystkich wzmacniaczy prądu stałego , również wzmacniacza operacyjnego.
Podstawowe konfiguracje wzmacniacza różnicowego:
4.Schematy pomiarowe:
a)wzmacniacz różnicowy z tranzystorami NPN:
KU = RC/RE ; KU = 10 V/V ;
5.Tabela pomiarowa dla wzmacniacza różnicowego
(składowa stała)
UID [V] |
UC1 [V] |
UC2 [V] |
0,12 |
2,3 |
3,15 |
0,14 |
2,12 |
3,24 |
0,16 |
1,95 |
3,27 |
0,18 |
1,98 |
3,39 |
0,21 |
1,8 |
3,51 |
0,24 |
1,64 |
3,63 |
0,27 |
1,49 |
3,75 |
0,3 |
1,07 |
4,11 |
0,36 |
0,74 |
4,35 |
0,42 |
0,53 |
4,51 |
0,46 |
0,27 |
4,73 |
0,52 |
0,02 |
5,01 |
0,54 |
0 |
5,1 |
0,57 |
0 |
5,22 |
0,64 |
0 |
5,162 |
6.Wykres - [napięcie UOD =f(UID)].
7.Obliczenia.
Aby wykreślić charakterystykę IC1 = f(UD) należy wcześniej obliczyć prąd IC1 na podstawie danych:
UCC = +10V/-10V ; RC =10kΩ ; UC1 = dane z tabeli pomiarowej.
IC1 = URC1/RC1 ; URC1 = UCC - UC1 ;
UC1 = [V] ; URC1 = [V] ; IC1 = [mA]
UC1 |
2,3 |
2,12 |
1,95 |
1,98 |
1,8 |
1,64 |
1,49 |
1,07 |
0,74 |
0,53 |
0,27 |
0,02 |
0 |
0 |
0 |
URC1 |
7,7 |
7,88 |
8,05 |
8,02 |
8,2 |
8,36 |
8,51 |
8,93 |
9,26 |
9,47 |
9,73 |
9,98 |
10 |
10 |
10 |
IC1 |
0,77 |
0,78 |
0,80 |
0,80 |
0,82 |
0,83 |
0,85 |
0,89 |
0,92 |
0,94 |
0,97 |
0.99 |
1 |
1 |
1 |
gm = IC / UT ; UT =26 mV; gm = [m S] ; [S] = [1/Ω];
gm |
29,6 |
30 |
30,7 |
30,7 |
31,5 |
31,9 |
32,7 |
34,2 |
35,4 |
36,1 |
37,3 |
38 |
38,4 |
38,4 |
38,4 |
CMRR = 2Rcm/Re ; Dla dość dużych wartości β0 ;
CMRR = 2*6200Ω/1000Ω = 12,4 ;
Obliczenie KU na podstawie tabeli pomiarowej:
KU = ΔUWY/ΔUWE ; Ku = 13,5[V/V] ;
Wykres zależności IC1 = f(UOD):
8.Przebiegi zaobserwowane na oscyloskopie:
a) dla sterowania f = 1 kHz , (wzmocnienie różnicowe)
Napięcie UC1:
Napięcie UC2:
Napięcie UID:
b) dla sterowania f = 1 kHz , (wzmocnienie sumacyjne)
Napięcie UC1 :
Napięcie UC2 :
Napięcie UIC :
9.Wnioski.
Na podstawie przeprowadzonych pomiarów możemy stwierdzić że zbudowany podczas ćwiczenia wzmacniacz różnicowy posiada minimalne wzmocnienie sumacyjne , natomiast dość znaczne wzmocnienie różnicowe .Potwierdza to właściwości teoretyczne wzmacniacza różnicowego .
Ważnym parametrem wzmacniacza różnicowego jest współczynnik tłumienia sygnałów sumacyjnych - CMRR .W naszym przypadku współczynnik ten wyniósł : CMRR = 12,4 . Obliczyliśmy również transkonduktancję tranzystorów wchodzących w skład wzmacniacza różnicowego. Wynosi ona gm = 30 : 38 [mS]. Współczynnik wzmocnienia wzmacniacza różnicowego ustaliliśmy na podstawie uproszczonego wzoru KU = RC/RE = 10V/V.Natomiast wzmocnienie wynikające z obliczeń przeprowadzonych na podstawie pomiarów wynosi :
KU = 13,5V/V. Różnica wynika z rozbieżności parametrów oraz uproszczenia wzoru na wzmocnienie .
W przeprowadzonym ćwiczeniu oprócz badania symetrycznego wzmacniacza operacyjnego należało dokonać badania niesymetrycznego wzmacniacza operacyjnego. Niestety nie mogliśmy uruchomić tego wzmacniacza , a co za tym idzie nie mogliśmy dokonać jego badania.
+Ucc
UC1
UC2
-Ucc
+UWE
MASA
-UWE
RC = 10kΩ i RE = 1 kΩ
+VCC
+VCC
-VCC
-VCC
UR
US