Politechnika Świętokrzyska
Laboratorium Elektroniki
Ćwiczenie nr:	Temat ćwiczenia: Projektowanie i badanie wzmacniacza małej częstotliwości na tranzystorze unipolarnym typu MOS	Zespół nr 2: 1. Iwon Konrad 2. Jantura Jarosław 3. Jaworski Łukasz
Data wykonania ćwiczenia: 20. 11. 2000	Ocena:	Wydział : EAiI Gr. 23a ED

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie i zbadanie parametrów wzmacniacza zbudowanego na tranzystorze unipolarnym

2. Schemat pomiarowy

3. Spis przyrządów.

• oscyloskop OS-9020A

• generator G 432

• tranzystor bipolarny BC177

• woltomierz cyfrowy

4. Projekt wzmacniacza.

Naszym zadaniem było zaprojektowanie wzmacniacza małych częstotliwości na tranzystorze polowym. Do wyznaczenia parametrów obwodu wzmacniacza

Posłużyły następujące dane: E_D=-16 V U_GS= -8 V

Wartości rezystancji R₁ i R₂ zostały dobrane jako jednakowe ( 220 kΩ ) tak

aby połowa napięcia zasilania była na złączu bramka-źródło tranzystora polowego.

Rezystancja drenu została wyznaczona graficznie poprzez wykorzystanie charakterystyk wyjściowych tranzystora sporządzonych wcześniej. Procedura

Wyznaczania rezystancji drenu przebiega następująco:

-Na osi napięcia U_DS zaznaczamy punkt dla napięcia zasilania E_D=-16V

-Z punktu U_DS=
E_D rysujemy linię równoległą do osi rzędnych która przecinając

charakterystykę wyjściową przy U_GS=-8V tworzy następny punkt.

-Łącząc te dwa punkty otrzymujemy trzeci na przecięciu z osią rzędnych

( jest to maksymalna wartość prądu drenu).

Znając napięcie zasilania oraz wartość maksymalną prądu drenu możemy wyznaczyć rezystancję R_D.

Ponieważ zakres napięciowy naszej charakterystyki nie osiągał E_D=-16 V

Wykorzystaliśmy tylko punkt przecięcia prostej U_DS=
E_D oraz charakterystyki

U_GS=-8V (const.) Odkładając ten punkt na oś rzędnych otrzymaliśmy połowę

maksymalnego prądu drenu. Ponieważ zostały zachowane proporcje nasze

obliczenia są także prawidłowe.

5. Tabele pomiarowe i obliczenia.

Tabela1

Charakterystyka częstotliwościowa Robc=750 kΩ

f (kHz)	log(f)	U2	U2/ U1 (V/V)	20⋅log(U2/ U1) (dB)	t (μs)	ϕ (°)
0,01	-2,000	0,9	0,45	-6,935749724	-15000	126
0,02	-1,699	1,3	0,65	-3,741732867	-5670	139,176
0,05	-1,301	2	1	0	-2000	144
0,08	-1,097	2,1	1,05	0,423785981	-1000	151,2
0,1	-1,000	2,2	1,1	0,827853703	-400	165,6
0,2	-0,699	2,4	1,2	1,583624921	-20	178,5535
0,5	-0,301	2,4	1,2	1,583624921	0	180
0,8	-0,097	2,4	1,2	1,583624921	0	180
1	0,000	2,4	1,2	1,583624921	0	180
2	0,301	2,4	1,2	1,583624921	0	180
5	0,699	2,4	1,2	0,423785981	0	180
8	0,903	2,4	1,2	0,827853703	0	180
10	1,000	2,4	1,2	1,583624921	0	180
20	1,301	2,4	1,2	1,583624921	0	180
50	1,699	2,4	1,2	1,583624921	0	180
80	1,903	2,4	1,2	1,583624921	0	180
100	2,000	2,4	1,2	1,583624921	0	180
200	2,301	2,4	1,2	1,583624921	0,1	187,2
500	2,699	2,4	1,2	1,583624921	0,1	199,6021
800	2,903	2,3	1,15	1,213956807	0,1	208,8
1000	3,000	2,2	1,1	0,827853703	0,1	216
1100	3,041	2,2	1,1	0,827853703	0,1	219,6

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

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

przeciwnym razie znak „-”.

Z charakterystyk częstotliwościowych graficznie wyznaczyliśmy dolną i górną częstotliwość dla

dwóch przypadków rezystancji. Wyniosły one kolejno:

a) R=750 Ω

Fd=250 Hz Fg=850 kHz

b) R=560 kΩ

Fd= Fg=1 MHz

Niestety dla przypadku R=560kΩ nie udało się wyznaczyć dolnej granicy częstotliwości ponieważ charakterystyka miała bardzo mały wzrost w zakresie małych częstotliwości.

Tabela2

Charakterystyka częstotliwościowa Robc=560 k ohm

f (kHz)	log(f)	U2	U2/ U1 (V/V)	20⋅log(U2/ U1) (dB)	t (μs)	ϕ (°)
0,01	-2,000	4,7	2,35	7,421357	-2000	172,8
0,02	-1,699	4,8	2,4	7,604225	-1000	172,8
0,05	-1,301	4,9	2,45	7,783322	-500	171
0,08	-1,097	5	2,5	7,9588	0	180
0,1	-1,000	5	2,5	7,9588	0	180
0,2	-0,699	5	2,5	7,9588	0	180
0,5	-0,301	5	2,5	7,9588	0	180
0,8	-0,097	5	2,5	7,9588	0	180
1	0,000	5	2,5	7,9588	0	180
2	0,301	5	2,5	7,9588	0	180
5	0,699	5	2,5	7,9588	0	180
8	0,903	5	2,5	7,9588	0	180
10	1,000	5	2,5	7,9588	0	180
20	1,301	5	2,5	7,9588	0	180
50	1,699	5	2,5	7,9588	0	180
80	1,903	5	2,5	7,9588	0	180
100	2,000	5	2,5	7,9588	0,2	187,2
200	2,301	4,8	2,4	7,604225	0,2	194,4
500	2,699	4,5	2,25	7,04365	0,2	216
800	2,903	4	2	6,0206	0,3	266,4
1000	3,000	3,8	1,9	5,575072	0,3	288
1100	3,041	3,6	1,8	5,10545	0,3	298,8

Tabela 3

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

R=560 Ω				R=750 Ω
f=1 kHz		f=100 kHz		f=1 kHz		f=100 kHz
U1 [V]	U2 [V]	U1 [V]	U2 [V]	U1 [V]	U2 [V]	U1 [V]	U2 [V]
0,01	0,035	0,02	0,05	0,01	0,016	0,01	0,016
0,02	0,05	0,04	0,1	0,02	0,024	0,02	0,024
0,05	0,11	0,05	0,14	0,05	0,064	0,05	0,06
0,075	0,2	0,1	0,26	0,1	0,15	0,1	0,12
0,1	0,24	0,2	0,46	0,2	0,26	0,2	0,22
0,2	0,5	0,5	1,2	0,5	0,6	0,5	0,56
0,5	1,25	1	2,2	1	1,3	1	1,1
1	2,4	2	4,2	2	2,5	2	2,2
2	5	4	9	3	3,8	3	3,6
3	7,5	5	10	5	5,4	5	5,5
4	10
5	12

Obliczenia:

a) dla Robc=Zl=750

b) dla Robc=Zl=560 kom

Wnioski:

Ćwiczenie polegało na zaprojektowaniu wzmacniacza na tranzystorze bipolarnym MOS typu BC 177. Z charakterystyk częstotliwościowych wzmacniacza można wywnioskować ,że wraz ze wzrostem obciążenia rośnie wzmocnienie napięciowe. Dla rezystancji R=750 Ω wartość stała Ku średnich częstotliwości wyniosła 1,58 dB natomiast dla R = 560 kΩ Ku = 8 dB . Obliczenia przeprowadzone na podstawie charakterystyk wyjściowych tranzystora także potwierdzają tendencję wzrostową współczynnika wzmocnienia napięciowego.

---