WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Elektroniki
Laboratorium Układów Analogowych
Temat: Wzmacniacz RC
Grupa: E04N1 Piotr Blicharski	Ocena:	Data wykonania ćwiczenia: 27.11.2005r.
				Grupa: E04N1
				Prowadzący:

1. Cel przeprowadzonego ćwiczenia.

Celem przeprowadzonego ćwiczenia był pomiar podstawowych parametrów roboczych wzmacniacza RC oraz jego charakterystyk amplitudowych dla różnych układów włączenia tranzystora, różnych wartości elementów układu i podstawowych typów sprzężeń zwrotnych.

2. Schemat blokowy układu pomiarowego.

3. Spis przyrządów.

Nazwa przyrządu	Typ	Firma
Woltomierz cyfrowy	V560	Meratronix
Generator	Bm 492	Tesla
Zasilacz stabilizowany	BS 525	Tesla
Woltomierz analogowy	400 E	HP
Dekada rezystorów	D15	ERA
Oscyloskop analogowy	54603 B	HP

4. Przebieg ćwiczenia.

W trakcie ćwiczenia laboratoryjnego przeprowadziliśmy pomiary charakterystyk amplitudowych i parametrów roboczych następujących wzmacniaczy:

• wzmacniacza OE,

• wzmacniacza OB.,

• wzmacniacza OC,

• wzmacniacza ze sprzężeniem prądowym szeregowym,

• wzmacniacza ze sprzężeniem napięciowym równoległym,

Pomiary parametrów roboczych wzmacniaczy OE, OB, i OC.

R_we - liczymy ze wzoru:

• wzmacniacz OE (wpływ I_C na G_u0, G_us0, R_we i R_wy),

E_g=5 mV, f=5 kHz, (Tabela 1)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Ic [mA]	Uwy [mV]	Rwy [kΩ]	Uwe [mV]	Rwe [kΩ]
1	1	∞	1,5	1027	5,3	-----	-----
2					4,5	500	1,2	-----	-----
3				10	1,5	668	-----	4,17	5,02
4					4,5	446	-----	3,35	2,03

• wzmacniacz OE (wpływ R_g na R_wy oraz R_o na R_we,G_u0, G_us0),

E_g=5 mV, f=5 kHz, (Tabela 2)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Rc [mA]	Uwy [mV]	Rwy [kΩ]	Uwe [mV]	Rwe [kΩ]
1	1	∞	5,6	1026	5,2	-----	-----
2	10					409	5,3	-----	-----
3	1	1			161	-----	4,16	4,95
4				10		669	-----	4,16	4,95

• wzmacniacz OB (pomiar G_u0, G_us0, R_we i R_wy),

E_g=50 mV, f=20 kHz, (Tabela 3)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uwy [mV]	Rwy [kΩ]	Uwe [mV]	Rwe [Ω]
1	0,1	∞	1359	5,4	-----	-----
2	1			245	5,4	-----	-----
3	0,1	1	209	-----	6,07	13,81
4			10	873	-----	6,13	13,97

• wzmacniacz OC (pomiar G_u0, G_us0, R_we i R_wy),

E_g=50 mV, f=5 kHz, (Tabela 4)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uwy [mV]	Rwy [Ω]	Uwe [mV]	Rwe [kΩ]
1	1	∞	46	40	-----	-----
2	10			31	50	-----	-----
3	10	1	30	-----	31,43	16,93
4			10	30	-----	31,97	17,73

Pomiary parametrów roboczych wzmacniaczy bez i ze sprzężeniem zwrotnym.

• wzmacniacz OE (wpływ R_g na R_wy oraz R_o na R_we,G_u0, G_us0),

E_g=5 mV, f=5 kHz, (Tabela 5)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Rc [mA]	Uwy [mV]	Rwy [kΩ]	Uwe [mV]	Rwe [kΩ]
1	1	∞	5,6	1010	5,32	-----	-----
2	10					405	5,32	-----	-----
3	1	1			158	-----	4,11	4,61
4				10		659	-----	4,11	4,61

• wzmacniacz ze sprzężeniem prądowym szeregowym

(wpływ R_g na R_wy oraz R_o na R_we,G_u0, G_us0),

E_g=50 mV, f=5 kHz, (Tabela 6)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uwy [mV]	Rwy [kΩ]	Uwe [mV]	Rwe [kΩ]
1	1	∞	2020	5,45	-----	-----
2	10			1227	5,45	-----	-----
3	1	1	311	-----	46,08	11,76
4			10	1309	-----	46,06	11,69

• wzmacniacz ze sprzężeniem napięciowym równoległym

(wpływ R_g na R_wy oraz R_o na R_we,G_u0, G_us0),

E_g=50 mV, f=5 kHz, (Tabela 7)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uwy [mV]	Rwy [Ω]	Uwe [mV]	Rwe [Ω]
1	1	∞	1067	694	-----	-----
2	10			127	191	-----	-----
3	1	1	634	-----	19,78	654
4			10	1007	-----	7,48	175

Pomiary częstotliwości granicznych wzmacniaczy.

• wzmacniacz OE:

- wpływ R_g i R_o,

E_g=5 mV, f_śr=5 kHz, C_S=680 nF, C_E=100 μF, (Tabela 8)

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
1	1	1	158	112	104	370
2	10	10	657	464	94	105
3	10	1	64	45	67	130
4	10	10	264	186	50	47

- wpływ C_S i C_E,

E_g=5 mV, f_śr=5 kHz, C_S=680 nF, C_E=100 μF, (Tabela 9)

Lp	CS [nF]	CE [μF]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
1	680	100	262	185	48	46
2	680	10	260	184	366	47
3	68	100	262	185	185	47
4	68	10	257	182	456	47

• wzmacniacze OE, OB. I OC:

f_śr=20 kHz, (Tabela 10)

Typ wzm.	Eg [mV]	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
OE	5	1	10	657	464	94	105
OB	50	1	10	158	112	191	175
OC	50	1	10	45	32	28	1300

• wzmacniacze bez i ze sprzężeniem zwrotnym:

f_śr=5 kHz, (Tabela 11)

Typ wzm.	Eg [mV]	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
OE	5	1	10	657	464	94	105
PS	50	1	10	1311	926	30	153
NR	50	1	10	1006	711	178	800

Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń parametrów roboczych wzmacniaczy:

Typ wzm.	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Rwe [Ω]	Rwy [Ω]	rwe [Ω]	rwy [Ω]	Gu0 [V/V]	Gi0 [A/A]	Gus0 [V/V]	Gis0 [A/A]
OE	1,0	10	5020	-----	7205,0	-----	160,19	314,51	132,05	35,78
OB	0,1	10	13,97	-----	13,8	-----	142,48	0,57	16,75	0,53
OC	10,0	10	17730	-----	232391,4	-----	0,959	254,26	0,68	1,72
PS	1,0	10	11690	-----	32344,0	-----	28,41	253,75	26,42	7,46
NR	1,0	10	175	-----	181,3	-----	134,62	7,01	21,00	5,21

Zestawienie wyników pomiarów częstotliwości granicznych i wykresy charakterystyk:

• wzmacniacz OE - wpływ R_g i R_o,

Lp	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
1	1	1	158	112	104	370
2	10	10	657	464	94	105
3	10	1	64	45	67	130
4	10	10	264	186	50	47












• wzmacniacz OE - wpływ C_S i C_E,

Lp	CS [nF]	CE [μF]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
1	680	100	262	185	48	46
2	680	10	260	184	366	47
3	68	100	262	185	185	47
4	68	10	257	182	456	47












• wzmacniacze OE, OB. I OC:

Typ wzm.	Eg [mV]	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
OE	5	1	10	657	464	94	105
OB	50	1	10	158	112	191	175
OC	50	1	10	45	32	28	1300













• wzmacniacze bez i ze sprzężeniem zwrotnym:

Typ wzm.	Eg [mV]	Rg [kΩ]	Ro [kΩ]	Uśr [mV]	0,707Uśr [mV]	fd [Hz]	fg [kHz]
OE	5	1	10	657	464	94	105
PS	50	1	10	1311	926	30	153
NR	50	1	10	1006	711	178	800










WNIOSKI

1. Wpływ wartości rezystancji wewnętrznej generatora (R_g), oraz rezystancji wyjściowej (R_o) na właściwości fizyczne badanego układu.

W układzie wzmacniacza pracującego w konfiguracji OE, jako wartości pierwotne(porównawcze) przyjmujemy: R_g=1kΩ, oraz R_o=1kΩ; dla których dolna częstotliwość graniczna pasma przenoszenia jest równa 104Hz, natomiast górna 370 kHz. Poprzez zwiększenie wartości rezystancji wyjściowej oraz wartości rezystancji wewnętrznej generatora, następuje zmiana zakresu przenoszenia układu. Dolna częstotliwość graniczna, choć nieznacznie, ulega zmianie przyjmując wartość 94Hz, natomiast górna częstotliwość graniczna ulega zmniejszeniu, dość znacznie zawężając pasmo przenoszenia do częstotliwości 105Hz. Poprzez zwiększenie wartości rezystancji wewnętrznej generatora zarówno dolna częstotliwość graniczna jak i górna ulegają zmniejszeniu, odpowiednio: 67Hz i 130kHz.

Zestawiając pomierzone wartości z obliczeniami teoretycznymi można łatwo zauważyć wpływ wartości obu rezystancji na pasmo przenoszenia. Ogólnie ujmując, wraz ze wzrostem tychże wartości zmniejszają się częstotliwości graniczne pasma przenoszenia układu.

2. Wpływ wartości pojemności sprzęgającej (C_s) oraz emiterowej (C_e) na właściwości fizyczne badanego układu.

W układzie wzmacniacza pracującego w konfiguracji OE, jako wartości pierwotne(porównawcze) przyjmujemy: C_s=680nF, oraz C_e=100uF; dla których dolna częstotliwość graniczna pasma przenoszenia jest równa 48Hz, natomiast górna 46kHz. Zmniejszając wartość pojemności emiterowej do wartości 10nF, następuje zwiększenie dolnej częstotliwości granicznej pasma przenoszenia układu do 366Hz. Zmieniając jedynie wartość pojemności sprzęgającej C_s do wartości 68nF, dolna częstotliwość graniczna wzrasta do 185Hz. Zmniejszając wartości obu pojemności (C_s=68nF, oraz C_e=10uF), dolna częstotliwość graniczna ulega również zmianie do wartości 456Hz.

Zestawiając pomierzone wartości z obliczeniami teoretycznymi można łatwo zauważyć wpływ wartości obu pojemności na pasmo przenoszenia. Ogólnie ujmując, wraz ze wzrostem tychże wartości zmniejszają się częstotliwości graniczne pasma przenoszenia , zawężając owo pasmo od strony dolnych częstotliwości. Wartości obu pojemności nie zmieniają jednakże górnej częstotliwości granicznej układu, gdyż dla wysokich częstotliwości kondensatory stanowią zwarcia. Sumując, zmiana wartości pojemności emiterowej oraz sprzęgającej zawęża pasmo przenoszenia układu od strony niskich częstotliwości.

3. Porównując pasma przenoszenia wzmacniaczy w konfiguracjach: OB, OE oraz OC; można łatwo zauważyć różnice wynikające zarówno z uwagi na szerokość ich pasm przenoszenia, jak również różnych wartości częstotliwości granicznych.

Dla wzmacniacza w konfiguracji OC pasmo przenoszenia będzie najszersze, a częstotliwości graniczne będą równe odpowiednio: 28Hz-dolna oraz 1300kHz-górna. Szerokości pasm wzmacniaczy w konfiguracjach OB oraz OE będą do siebie zbliżone, z tą uwagą, że dla wzmacniacza w układzie OB pasmo przenoszenia będzie przesunięte w stronę wyższych częstotliwości. Jak łatwo zauważyć szerokość pasma odbija się na wartości wzmocnienia, i tak im pasmo przenoszenia szersze, tym wzmocnienie mniejsze, oraz analogicznie dla węższego pasma przenoszenia, mamy większą wartość wzmocnienia.

Zestawiając, zmiana konfiguracji pracy tranzystora wpływa zarówno na szerokość pasma przenoszenia, jak również wartości częstotliwości granicznych. Konsekwencją zmiany tychże czynników jest również zmiana wartości wzmocnień układów.

4. Porównując pasmo przenoszenia wzmacniacza w konfiguracji: OE oraz tegoż wzmacniacza zarówno ze sprzężeniem prądowym szeregowym jak i napięciowym równoległym możemy zaobserwować zmiany szerokości oraz przesunięcia pasma przenoszenia.

Dla układu wzmacniacza ze sprzężeniem prądowym szeregowym, szerokość pasma przenoszenia ulega powiększeniu, kosztem wzmocnienia napięciowego w stosunku do wzmacniacza bez tego sprzężenia. Dla układu wzmacniacza ze sprzężeniem napięciowym równoległym, szerokość pasma przenoszenia ulega powiększeniu, oraz przesunięciu na korzyść wyższych częstotliwości, dzieje się to kosztem wzmocnienia prądowego w stosunku do wzmacniacza bez tego sprzężenia.

Sumując, poprzez dodania odpowiedniego sprzężenia w obwód wzmacniacza, możemy regulować zarówno jego szerokością pasma przenoszenia, jego przesunięciem, jak również wzmocnieniem; prądowym bądź napięciowym w zależności od rodzaju zastosowanego sprzężenia.

Podsumowując, ćwiczenie to pozwoliło nam poznać zasady regulujące parametry pasma przenoszenia oraz wartości wzmocnień wzmacniaczy.

5

Oscyloskop

Zasilacz

Woltomierz

Woltomierz

Obciążenie

Badany układ

Generator sinusoidalny

---