AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA BYDGOSZCZ INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I ELEKTROTECHNIKI
ZAKŁAD PODSTAW ELEKTRONIKI			Nazwisko i imię:
LABORATORIUM ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH			1.Mariusz Kurczewski 2.Tomasz Talaśka
Nr ćw. 3
Temat: Wtórnik emiterowy.			Nr grupy: L3	Semestr: V
Data wykon. ćw. 12.10.99	Data oddania spr. 19.10.99	Ocena:	Instytut: TiE

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest eksperymentalne określenie podstawowych właściwości (rezystancja wejściowa, rezystancja wyjściowa, wzmocnienie napięciowe) układów wtórnikowych zbudowanych na tranzystorach bipolarnych.

1. Wykaz przyrządów

układ pomiarowy z dodatkowymi rezystorami do pomiaru R_I ,R₀,

zasilacz stabilizowany,

generator przebiegów sinusoidalnych,

miliwoltomierz cyfrowy - 2szt.

2. Przebieg ćwiczenia

2.1. Układ z Rys. 1.

2.2. Zestawienie wyników pomiarów dla układu 1.

f	[Hz]	1	10
VI	[V]	1,0032	1,0036
II	[μA]	12,051	12,13
V0	[V]	0,9773	0,9760
V0'	[V]	0,9381	0,934
KU		0,9773	0,9762
RI	[kΩ]	83,2	82,7
R0	[Ω]	6,27	5,75
V0*	[V]	0,9837	0,9824
VI*	[V]	1,0065	1,0064

2.3. Przykłady obliczeń.

V₀*, V_I* -wartości napięć bez rezystora R₁₃=47 kΩ.

f = 1 kHz , V_­I*= 1,0065V, V₀* = 0,9837V

Wzmocnienie napięciowe:

Rezystancja wejściowa: dla R₁₃ = 470 kΩ;

Rezystancja wyjściowa:

:

f = 10 kHz , V_­I*= 1,0064V, V₀* = 0,9824V

Wzmocnienie napięciowe:

Rezystancja wejściowa: dla R₁₃ = 470 kΩ;

Rezystancja wyjściowa:

2.4. Układ z Rys. 2.

2.5. Zestawienie wyników pomiarów dla układu 2.

F	[Hz]	1	10
VI	[V]	0,9991	1,00
II	[μA]	0,421	0,437
V0	[V]	0,9841	0,9826
V0'	[V]	0,9573	0,9566
KU		0,9924	0,9831
RI	[MΩ]	2,373	2,288
R0	[Ω]	4,2	4,077
V0*	[V]	0,9835	0,9831
VI*	[V]	0,991	1,00

V₀*, V_I* -wartości napięć bez rezystora R₁₂=1,5 MΩ.

Obliczenia są identyczne jak w poprzednim układzie!

2.6. Układ z Rys. 3.

2.7. Zestawienie wyników pomiarów dla układu 3.

f	[Hz]	1	10
VI	[V]	0,9992	1,0006
II	[μA]	0,057	0,075
V0	[V]	0,9846	0,9842
V0'	[V]	0,9580	0,9557
KU		0,9856	0,9846
RI	[MΩ]	17,53	13,34
R0	[Ω]	4,16	4,47
V0*	[V]	0,9853	0,9853
VI*	[V]	0,9997	1,0007

V₀*, V_I* -wartości napięć bez rezystora R₁₁=10 MΩ.

2.8. Rezystancję wejściową wyznaczaliśmy metodą techniczną za pomocą następującego wzoru:

gdzie:

R_1K-rezystory R₁₁,R₁₂,R_13,

V_I-V_IR-napięcie odkładające się na rezystorach R_1K

2.9. Sposób wyznaczenia rezystancji wyjściowej.

Schemat zastępczy wyjścia układu:

R₆=150Ω

3. Podsumowanie.

a) porównanie układów pod względem wzmocnienia napięciowego:

dla 1 kHz dla 10 kHz

ukł.1 K_u= 0,9773 K_u= 0,9762

ukł.2 K_u= 0,9924 K_u= 0,9831

ukł.3 K_u= 0,9856 K_u= 0,9846

b) porównanie rezystancji wejściowej

ukł.1 R_I= 83,2 kΩ R_I= 87,2 kΩ

ukł.2 R_I= 2,373 MΩ R_I= 2,288 MΩ

ukł.3 R_I=17,53 MΩ R_I= 13,34 MΩ

c) porównanie rezystancji wyjściowej

ukł.1 R_O= 6,27 Ω R_O= 5,75 Ω

ukł.2 R_O= 4,2 Ω R_O= 4,077 Ω

ukł.3 R_O= 4,16 Ω R_O= 4,47 Ω

4. Wyznaczenie parametrów układu na podstawie analizy małosygnałowej.

1. Układ pierwszy:

Schemat zastępczy układu dla analizy małosygnałowej:

dane:

R₁=1.8 [M] h₁₁=2[k]

R₂=1.3 [M] h₁₂= 1.6 ^.10^-4

R_g=600 [] h₂₁= 160

R₅=2.2 [k] h₂₂=50[s]

4.2. Układ drugi:

dane:

R₁=1.8 [M] h₁₁=2[k]

R₂=1.3 [M] h₁₂= 1.6 ^.10^-4

R₃=0.91 [M] h₂₁= 160

R_g=600 [] h₂₂=50[s]

R₅=2.2 [k]

4.3. Układ trzeci:

dane:

R₁=1.8 [M] h₁₁=2[k]

R₂=1.3 [M] h₁₂= 1.6 ^.10^-4

R₃=0.91 [M] h₂₁= 160

R_g=600 [] h₂₂=50[s]

R₅=2.2 [k]

5. Wnioski.

Wzmacniacz z tranzystorem w konfiguracji wspólnego kolektora jest nazywany wtórnikiem emiterowym, gdyż napięcie wyjściowe jest zbliżone do wejściowego i powtarza jego przebieg czasowy - układ nie odwraca fazy i wzmocnienie napięciowe k_u jest w przybliżeniu równe 1.

Podstawowym układem takiego wzmacniacza jest układ 1. Wzory i wartości teoretycznie obliczonych parametrów małosygnałowych podano w pkt.4.1 W układzie 1 rezystancja tranzystora R_I' może być duża (znacznie większa niż w układzie OE). Ponieważ rezystancja R_B (równoległe połączenie rezystorów R₁ i R₂) jest włączona równolegle do rezystancji R_I', obwód zasilania zmniejsza impedancję wejściową wzmacniacza. Celowe jest więc stosowanie możliwie dużych wartości R₁ i R₂ - ograniczonych jedynie wymaganiem stałości punktu pracy. Wadę tę eliminują następne dwa układy, w których zastosowano bardziej rozbudowany obwód zasilania bazy.

Układ 2 zawiera układ Darlingtona. Jest on stosowany w celu uzyskania dużej impedancji wejściowej . Rezystancję wejściową tranzystora T₁ można obliczyć jako (tranzystory T₁ i T₂ identyczne):

Powoduje to znaczny wzrost impedancji wejściowej całego wzmacniacza, co potwierdzają pomiary i obliczenia. Jednak w układzie tym wymagane są również bardzo duże rezystancje R₁ i R₂ oraz układ wykazuje złą stałość termiczną punktu pracy. Do usunięcia tych wad stosuje się układ 3. Napięcie na rezystorze R₃ (składowa zmienna) jest równe różnicy napięć U_I i U_O, więc jest równe U₁(1-k_u). Przez rezystor R₃ płynie prąd 1/ (1-k_u) razy mniejszy niż gdyby ten rezystor był dołączony do napięcia stałego Ucc. Pozwala to stosować mniejsze wartości rezystancji w bazie przy zachowaniu dużej rezystancji wejściowej i poprawić w ten sposób stałość temperaturową układu. Układ tego typu jest przykładem stosowania dodatniego sprzężenia zwrotnego do zwiększenia impedancji wejściowej.

Zastosowanie wtórnika ograniczone jest do sytuacji, gdy ważniejsze niż wzmocnienie napięciowe są inne szczególne własności, np. duża impedancja wejściowa czy mała wyjściowa lub fakt nie odwracania fazy sygnału. Wtórnik emiterowy jest rzadko stosowany jako oddzielny wzmacniacz. Najczęściej występuje w połączeniu z konfiguracją OE we wzmacniaczu wielostopniowym (np. jako stopień dopasowujący).

Wzmocnienie napięciowe badanych układów było w przybliżeniu równe
i nie zależało od częstotliwości (zależy głównie od parametru h₂₁).

W układzie trzecim ze wzrostem częstotliwości maleje impedancja kondensatora C₃ co powoduje zmniejszenie R_I .

---