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:

K_U = R_C/R_E ; K_U = 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 U_OD =f(U_ID)].

7.Obliczenia.

Aby wykreślić charakterystykę I_C1 = f(U_D) należy wcześniej obliczyć prąd I_C1 na podstawie danych:

U_CC = +10V/-10V ; R_C =10kΩ ; U_C1 = dane z tabeli pomiarowej.

I_C1 = U_RC1/R_C1 ; U_RC1 = U_CC - U_C1 ;

U_C1 = [V] ; U_RC1 = [V] ; I_C1 = [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

g_m = I_C / U_T ; U_T =26 mV; g_m = [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 = 2R_cm/R_e ; Dla dość dużych wartości β₀ ;

CMRR = 2*6200Ω/1000Ω = 12,4 ;

Obliczenie K_U na podstawie tabeli pomiarowej:

K_U = ΔU_WY/ΔU_WE ; K_u = 13,5[V/V] ;

Wykres zależności I_C1 = f(U_OD):

8.Przebiegi zaobserwowane na oscyloskopie:

a) dla sterowania f = 1 kHz , (wzmocnienie różnicowe)

Napięcie U_C1:

Napięcie U_C2:

Napięcie U_ID:

b) dla sterowania f = 1 kHz , (wzmocnienie sumacyjne)

Napięcie U_C1 :

Napięcie U_C2 :

Napięcie U_IC :

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 g_m = 30 : 38 [mS]. Współczynnik wzmocnienia wzmacniacza różnicowego ustaliliśmy na podstawie uproszczonego wzoru K_U = R_C/R_E = 10V/V.Natomiast wzmocnienie wynikające z obliczeń przeprowadzonych na podstawie pomiarów wynosi :

K_U = 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.

+U_cc

U_C1

U_C2

-U_cc

+U_WE

MASA

-U_WE

R_C = 10kΩ i R_E = 1 kΩ

+V_CC

+V_CC

-V_CC

-V_CC

U_R

U_S

---