UKŁADY ELEKTRONICZNE - LABORATORIUM
12.11.1996
GRUPA 10 : Adam Sennik , Krzysztof Rymarowicz .
ĆWICZENIE NR 3 : STATYCZNE I DYNAMICZNE WŁAŚCIWOŚCI WZMACNIACZA .
Wpływ zmian położenia punktu pracy w obszarze aktywnym charakterystyk wyjściowych tranzystora na zniekształcenia sygnału sinusoidalnego na wyjściu
Na podstawie obserwowanych przebiegów na oscyloskopach ( położeniach punktu pracy oraz napięć na wejściu i wyjściu wzmacniacza ) zanotowaliśmy następujące wyniki :
Dla napięcia zasilania 14 V
U we |
Ic |
Uce |
sygnał wyjściowy
|
70mV |
6 mA
|
14 V |
niezniekształcony |
70mV |
6 mA |
16 V |
zniekształcone górne połówki sygnału |
70mV |
5 mA |
12 V |
zniekształcone dolne połówki sygnału |
Widać tu oczywisty paradoks : Uce jest większe lub równe Ucc . Ponieważ wartość Uce odczytywaliśmy z oscyloskopu należy przypuszczać , że zaistniała sytuacja wyniknęła ze złego doboru skali osi X . Powinniśmy wartości z tabeli podzielić przez 2 : Uce / 2 .
Dla ustalonego punktu pracy Ic = 2 mA , Uce = 7,5 V , Ucc = 14 V badaliśmy wpływ amplitudy sygnału wejściowego na zniekształcenia sygnału wyjściowego . Stwierdziliśmy że amplituda Uwe = 100 mV jest graniczną wartością powyżej której wzmacniacz zaczyna zniekształcać .
b). Wpływ obciążenia Rc na prostą pracy oraz zniekształcenia sygnału wyjściowego .
Trzy różne położenia potencjometru Rc dały trzy różne obrazy prostej pracy , które zamieszczone są na wykresie nr 2 . Na wykresie nr 3 zamieszczone są uzyskane charakterystyki sygnału wyjściowego
c). Transmitancja | Ku | = f ( Rc ) .
Na podstawie wykresu nr 2 i 3 możemy określić moduł wzmocnienia napięciowego badanego wzmacniacza dla trzech różnych wartości Rc . Uwe = 70 mV , 500 Hz .
WARTOŚĆ Rc |
WZMOCNIENIE | Ku | |
OBRAZ SYGNAŁU Uwy
|
max. 5,47 k |
10 |
sygnał niezniekształcony |
ok. 3 k |
20 |
sygnał niezniekształcony |
min. 0,47 k |
30 |
sygnał zniekształcony |
d).Badanie wpływu amplitudy sygnału wejściowego na sygnał wyjściowy dla różnych Rc .
Zbadaliśmy dwa skrajne przypadki :
dla Rc = 5 k + 0,47 k
dla Rc = 0,47 k
W pierwszym z nich gdy Rc = 0,47 k otrzymaliśmy bardzo duże zniekształcenia , nawet gdy na wejściu wartość Uwe wynosiła 30 - 50 mV .
W drugim przypadku dla Rc = 5,47 k zniekształcenia zaczynają się dopiero gdy Uwe jest równe lub większe od 100 mV .
e). Układ z włączeniem diody Zenera .
Przy włączeniu diody Zenera według schematu nr 2 i 3 uzyskujemy przebieg Uwy jak na wykresie nr 5 . Dla obu przypadków jest on identyczny , zmienia się jedynie punkt pracy tranzystora . Wzmocnienie wynosi wówczas jedynie 4 .
. Projekt wzmacniacza jednostopniowego m.cz. w układzie wspólnego emitera .
Założenia projektowe :
- tranzystor BC 107
Ucc = 15 V
-β = 200
- Ue = 1 V
- Ic = 8 mA
- Uce = 6,5 V
Obliczenia wartości rezystancji Re , Rc , R1 , R2 .
Wzory :
Uce = Ucc - Ic * Rc - Ue
Ib = Ic / β
Ic ≅ Ie = Ue / Re
Ue = Ub - Ube
R2 = Ub / I1
R1 = ( Ucc - Ub ) / I1
I1 ≥ 10 * Ib
Obliczenia :
Ib = Ic / β = 8 mA / 200 = 0,04 mA
Ub = Ue + Ube = 1 V + 0,6 V = 1,6 V
Rc = [ Ucc - ( Uce + Ue ) ] / Ic = [ 15V - ( 6,5V + 1V ) / 8 mA = 7,5 V / 8 mA = 0,94 k
Re = Ue / Ic = 1 V / 8 mA = 0,125 k
R2 =Ub / 10 * Ib = 1,6 V / 10 * 0,04 mA = 4 k
R1 = ( Ucc - Ub ) / 10 * Ib = 15 V - 1,6 V / 0,4 mA = 33,5 k
. Wnioski .
W przeprowadzonym ćwiczeniu badaliśmy wzmacniacz m.cz. w układzie wspólnego emitera . Wartości elementów RC dobraliśmy intuicyjnie bez wstępnych obliczeń . Jak widać wszystkie rezystory mogliśmy regulować w zakresie obliczonych na końcu wartości za wyjątkiem Re który ma dość istotny wpływ na stałość punktu pracy tranzystora . Dlatego m.in. otrzymane wyniki nie należą do rewelacyjnych . Odpowiednie ustalenie punktu pracy ma wpływ na wzmocnienie układu , zniekształcenia oraz odporność na zmiany temperatur . Nasz projekt uwzględnia dwa pierwsze punkty , jest kompromisem pomiędzy dużym wzmocnieniem a małymi zniekształceniami .
Odnośnie pkt. 3.1 zauważamy że w przypadku zniekształcania górnych połówek sygnału mamy do czynienia z za dużym napięciem Uce , natomiast zniekształcenia dolnych połówek sygnału spowodowane są zbyt małym napięciem Uce . Ale nie tylko wartość Uce ma wpływ na zniekształcenia sygnału wyjściowego , ważna jest wartość napięcia Ue oraz amplituda sygnału wejściowego . Moduł wzmocnienia osiąga największą wartość | Ku | = 20 , większe wzmocnienie powoduje zniekształcenia sygnału wyjściowego .