WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

1. Wstęp

Tematem ćwiczenia są podstawowe właściwości jednostopniowego wzmacniacza pasmowego z tranzystorem bipolarnym.

Zadaniem ćwiczących jest dokonanie pomiaru częstotliwości granicznych oraz wzmocnienia w zakresie średnich częstotliwości jednotranzystowego wzmacniacza RC z typowym układem zasilania i stabilizacji punktu pracy tranzystora.

Celem ćwiczenia jest zilustrowanie jakościowych i ilościowych związków między podstawowymi parametrami roboczymi wzmacniacza a parametrami elementów układu.

2. Opis układu badanego (wkładka DN011B)

Schemat jednostopniowego tranzystorowego wzmacniacza pasmowego badanego w ćwiczeniu przedstawia Rys.1.

Rys.1. Schemat badanego układu wzmacniacza

Rezystancja Rg reprezentuje oporność wewnętrzną źródła sygnału wejściowego, Ro - rezystancję obciążenia układu, elementy R1 i R2 stanowią układ polaryzacji bazy tranzystora, Rc jest rezystorem kolektorowym (wpływającym na wzmocnienie układu), Re - emiterowym (ustalającym wartość stałoprądową prądu emitera, a zatem i kolektora). Pojemności C1 i C2 sprzęgają badany układ z układem sygnału sterującego (poprzedni stopień) oraz obciążeniem, separując te układy stałoprądowo. Kondensator Ce zwiera składową zmienną prądu emitera (wpływa na przebieg charakterystyk częstotliwościowych w zakresie małych częstotliwości).

3. Wykaz aparatury pomocniczej

- generator sinusoidalny przestrajany SN2013

- wskaźnik poziomu napięcia ac SN6011

4. Wyniki obliczeń wstępnych

wpływ pojemności Ce: fdE=13Hz

wpływ pojemności C1: f1=1.25Hz

dobór elementów:

Rc	C2	fd	fg	kus
2.7kW	68nF	23Hz	71kHz	44
470W	39nF	41Hz	---	8
4.7kW	39nF	39Hz	41kHz	76

5. Obserwacje i pomiary

5a) pomiar wzmocnienia

Schemat połączeń układu pomiarowego przedstawiono na Rys.2. Po wmontowaniu przez prowadzącego elementów wymiennych w układzie badanego wzmacniacza (Rc oraz C2) należy zmierzyć jego wzmocnienie skuteczne kus mierząc napięcia składowej zmiennej na wejściu WE1 i wyjściu układu WY.

Rys.2. Schemat połączeń do pomiaru wzmocnienia

Do pomiaru napięć należy wykorzystać oscyloskop. Należy tak dobrać amplitudę napięcia sinusoidalnego z generatora SN2013, by amplituda sygnału wyjściowego była rzędu 200-300mV, co zapewnia spełnienie warunku pracy małosygnałowej wzmacniacza. Należy zdawać sobie sprawę, że wyjścia układu generatora sinusoidalnego SN2013 są wyprowadzone z dzielnika rezystancyjnego i stosunek napięć na kolejnych wyjściach ma się jak 1:10:100:1000.

Pomiarów należy dokonywać przy częstotliwości pośredniej pasma wzmacniacza, przykładowo 1kHz. Może być ona mierzona przy pomocy częstotliwościomierza, a w przypadku jego braku musi być odczytana z oscyloskopu.

5b) pomiar rezystancji wejściowej wzmacniacza

W układzie pomiarowym przedstawionym w poprzednim punkcie (napięcie z generatora SN2013 podane na wejście WE2 układu badanego - linia przerywana) dokonać pomiaru wzmocnienia ku układu. Rezystancję wejściową wzmacniacza obliczyć korzystając z zależności:

, gdzie: .

Porównać ją z wartością teoretyczną wyliczoną z zależności , .

5c) pomiar pasma wzmacniacza

Schemat połączeń układu pomiarowego przedstawiono na Rys.3. Należy wyznaczyć pasmo 3dB badanego układu wykorzystując wskaźnik poziomu napięcia wyjściowego SN6011.

Rys.2. Schemat połączeń do pomiaru pasma

Poziom 0dB na wskaźniku powinien być ustawiony przy środkowej częstotliwości pasma, np. tej, przy której mierzone było wzmocnienie w poprzednim punkcie. Należy ustawić największą czułość wskaźnika SN6011 (pokrętło maksymalnie w prawo), dzięki czemu wzmacniacz może być wysterowany możliwie najmniejszym sygnałem, co pozwoli na lepsze przybliżenie pracy małosygnałowej wzmacniacza. Pomiaru częstotliwości granicznych dokonuje się przestrajając generator sinusoidalny aż do uzyskania spadków 3dB w zakresie dużych i małych częstotliwości. Częstotliwość może być mierzona na dowolnym wyjściu generatora. Szerokość pasma wzmacniacza oblicza się z zależności

Porównać wartości górnych częstotliwości granicznych wzmacniacza obliczonych z zależności

, gdzie:

z uzyskanymi drogą eksperymentalną.

Ćwiczenia 5a), 5b) oraz 5c) przeprowadzić dla różnych wartości elementów Rc i C2 wymienianych każdorazowo przez prowadzącego ćwiczenie.

5d) obserwacja przebiegu napięcia wyjściowego przy przesterowaniu wzmacniacza

Zaobserwować na oscyloskopie zniekształcenia sygnału wyjściowego wynikające z przesterowania wzmacniacza na skutek podania na jego wejście sygnału o zbyt dużej amplitudzie. Obserwowany przebieg napięcia naszkicować w protokóle.

Wyjaśnić kształt tego napięcia.

---