POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki xi 2011 WZMACNIACZ NAPICIOWY Z TRANZYSTOREM BJT Celem 膰wiczenia jest: 佛 zaprojektowanie i realizacja praktyczna wzmacniacza na- pi臋ciowego, 佛 zbadanie podstawowych w艂a艣ciwo艣ci wzmacniacza jedno- stopniowego z tranzystorem bipolarnym pracuj膮cym w uk艂adzie wsp贸lnego emitera (OE ) z potencjometrycznym zasilaniem bazy i ze sprz臋偶eniem emiterowym, 佛 pomiar charakterystyk cz臋stotliwo艣ciowych. A) Zadania i zagadnienia do samodzielnego opracowania przed zaj臋ciami: 1. Zapozna膰 si臋 z teoretycznymi podstawami dzia艂ania wzmacniacza jed- nostopniowego z tranzystorem bipolarnym pracuj膮cym w uk艂adzie wsp贸lnego emitera. 2. Zaprojektowa膰 (w spos贸b uproszczony) wzmacniacz jednostopniowy z tranzystorem bipolarnym pracuj膮cym w uk艂adzie wsp贸lnego emitera z potencjometrycznym zasilaniem bazy i ze sprz臋偶eniem emiterowym, zgodnie z rys.1. 2.1 Oblicze艅 (dla pracy DC) dokona膰 dla zadanego napi臋cia zasilania, punktu pracy tranzystora i przy za艂o偶eniu, 偶e wzmocnienie pr膮dowe h21E tranzystora jest znane. 2.2 Nale偶y wyprowadzi膰 wzory w postaci og贸lnej na wyznaczenie R1, R2, RC, RE tak, aby mo偶na by艂o dokona膰 konkretnych oblicze艅 dla warto艣ci rzeczywistego wzmocnienia pr膮dowego tranzystora uzy- skanego z pomiar贸w laboratoryjnych i punktu pracy podanego przez prowadz膮cego. 2.3 Warto艣膰 CE nale偶y wyznaczy膰 dla f=1kHz. POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki xi 2011 I +EC RC R1 IC CS Rg CS IB UCE UWY RO Eg UWE R2 UBE CE RE Rys.1. Wzmacniacz tranzystorowy w uk艂adzie OE z zasilaniem potencjome- trycznym R1, R2 tworz膮 uk艂ad potencjometryczny do zasilania bazy tranzystora RC s艂u偶y do ustalenia spoczynkowej warto艣ci pr膮du IC (w dok艂adniejszych obli- czeniach nale偶y uwzgl臋dni膰 RE) CS1 , CS2 - kondensatory sprz臋gaj膮ce s艂u偶膮 do blokowania sk艂adowej RE realizuje ujemne sprz臋偶enie zwrotne ( stabilizuje prac臋 tranzystora, zmniejsza wp艂yw zmian napi臋cia zasilaj膮cego i temperatury tranzystora, ale powoduje to niestety zmniejszenie wzmocnienia uk艂adu) CE eliminuje ujemne sprz臋偶enie zwrotne dla sk艂adowej zmiennej. Pojemno艣膰 kondensator贸w CS i CE jest du偶a (rz臋du m餏)co oznacza, 偶e dla sygna- 艂贸w o cz臋stotliwo艣ciach akustycznych mo偶na je traktowa膰 przybli偶eniu jako zwar- cie. 2.4 Warto艣ci CS1 i CS2 nale偶y obliczy膰 dla zadanych warto艣ci cz臋stotli- wo艣ci granicznych 3dB uzgodnionych z prowadz膮cym. 2.5 Przyj膮膰 warto艣膰 Ro = " tzn. wzmacniacz b臋dzie pracowa艂 w stanie ja- 艂owym (jedynym obci膮偶eniem b臋dzie oscyloskop). 3. By膰 przygotowanym na ewentualn膮 korekt臋 warto艣ci element贸w, bior膮c pod uwag臋 ich dost臋pno艣膰 w laboratorium. 4. Przygotowa膰 i narysowa膰 schematy pomiarowe oraz opracowa膰 w艂asny plan pomiar贸w (wraz z odpowiednimi tabelami) uwzgl臋dniaj膮c pkt. B6 5. Pomiary w zale偶no艣ci od potrzeb przeprowadzi膰 w formie charaktery- styk lub dla kilku dyskretnych punkt贸w. 6. Ustali膰 odpowiedni (wystarczaj膮cy) zakres zmian element贸w lub wiel- ko艣ci w zale偶no艣ci od zakresu i specyfiki bada艅. 7. Dostosowa膰 zakres pomiar贸w wed艂ug w艂asnej koncepcji i czasu trwania zaj臋膰 (2 godziny). POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki xi 2011 B) POMIARY 1. Na pocz膮tku 膰wicze艅 uzgodni膰 z prowadz膮cym warunki, o kt贸rych by艂a mowa w cz臋艣ci A instrukcji. 2. Wykorzystuj膮c laboratoryjny uk艂ad po艂膮czeniowy (rys.2.) dokona膰 po- miaru charakterystyki przej艣ciowej tranzystora dla ustalonej warto艣ci parametru UCE. 3. Wykorzystuj膮c laboratoryjny uk艂ad po艂膮czeniowy (rys.2.) zbudowa膰 wzmacniacz napi臋ciowy z tranzystorem BJT do艂膮czaj膮c odpowiednie elementy RC oraz przyrz膮dy pomiarowe. Przed zasadniczymi pomiara- mi AC, sprawdzi膰 czy faktycznie tranzystor pracuje w zadanym punk- cie pracy, dokonuj膮c odpowiednich pomiar贸w. Do pomiar贸w AC na- le偶y wykorzysta膰 mi臋dzy innymi oscyloskop dwukana艂owy do obser- wacji i pomiar贸w sygna艂贸w zmiennych na wej艣ciu i wyj艣ciu wzmacnia- cza. 4. Dokona膰 pomiaru charakterystyki amplitudowej i fazowej dla dw贸ch przypadk贸w pracy AC wzmacniacza: a) ze sprz臋偶eniem zwrotnym (kondensator CE od艂膮czony), b) bez sprz臋偶enia zwrotnego (z kondensatorem CE). 5. Dokona膰 stosownych pomiar贸w wed艂ug w艂asnego pomys艂u tak, aby mo偶liwe by艂o okre艣lenie: 佛 wp艂ywu warto艣ci wybranych element贸w na cz臋stotliwo艣膰 doln膮 i g贸rn膮 wzmacniacza 佛 wp艂ywu sprz臋偶enia zwrotnego na prac臋 wzmacniacza dla sk艂adowej zmiennej (mo偶na zaplanowa膰 pomiary dla kilku warto艣ci rezystora RE i kondensatora CE i przy jego braku , 佛 wp艂yw rezystancji obci膮偶enia Ro na prac臋 wzmacniacza W zale偶no艣ci od potrzeb zaplanowa膰 pomiary dla jednej lub kilku cz臋- stotliwo艣ci. 7. Warto艣膰 amplitudy sygna艂u wej艣ciowego nale偶y ustali膰 do艣wiadczalnie tak, aby sygna艂 wyj艣ciowy nie by艂 w spos贸b zauwa偶alny zniekszta艂cony (na podstawie obserwacji sygna艂贸w na oscyloskopie). POLITECHNIKA RZESZOWSKA Katedra Podstaw Elektroniki xi 2011 Rys.2 Uk艂ad do badania tranzystor贸w i wzmacniaczy. C) OPRACOWANIE WYNIK脫W 1. Dokona膰 kompleksowej analizy otrzymanych wynik贸w pomiarowych ustalaj膮c (obliczaj膮c lub oszacowuj膮c) podstawowe parametry i charak- terystyki wzmacniacza. 2. Dla tych przypadk贸w gdzie jest to mo偶liwe dokona膰 por贸wnawczych oblicze艅 teoretycznych. 3. Wyznaczy膰 wp艂ywy r贸偶nych czynnik贸w na wybrane parametry i cha- rakterystyki wzmacniacza. Tam gdzie jest mo偶liwe poda膰 warto艣ci pro- centowe. 4. Jak wyb贸r punktu pracy tranzystora wp艂ywa w艂a艣ciwo艣ci wzmacniaj膮ce wzmacniacza? 5. Jak zmiana tranzystora (na lepszy i pod jakim wzgl臋dem? egzemplarz), wp艂yn臋艂aby na prac臋 wzmacniacza i szczeg贸lnie, na kt贸re jego parame- try? 6. Oceni膰 og贸lne w艂a艣ciwo艣ci wzmacniaj膮ce uk艂adu i por贸wna膰 z za艂o偶e- niami projektowymi.