Temat:

Wzmacniacze różnicowe

1. Wstęp.

Układ wzmacniacza zawiera dwie gałęzie, z których każda jest złożona z rezystora R (R₁) i tranzystora bipolarnego a ponadto jest włączony jeden rezystor R_EE, wspólny dla obydwu tranzystorów. Cechą podstawową tego typu wzmacniacza jest wzmocnienie różnicy napięć, a tłumienie sygnałów wspólnych.

2. Obserwacje i pomiary.

Obserwacja statycznych charakterystyk przejściowych układu różnicowego.

W ćwiczeniu tym przeprowadziliśmy obserwacje na ekranie oscuyloskopu charakterystyki przejściowe układu różnicowego, współpracującego z obciążeniem liniowym R_c.

Uproszczony schemat układu badanego przy obserwacji statycznych charakterystyk przejściowych.

Schemat połączenia przyrządów pomiarowych do obserwacji obserwacji statycznych

charakterystyk przejściowych układu różnicowego DN031A.

R_C=2kΩ, I_E = 0,5 mA, U_B2=0 Uc1, Uc2 [V]

276 [mV] 4,72[V] Er

Wzmocnienie różnicowe wynikające z wykresu wynosi k_r= 1,77, sumacyjne k_S=0

R_C = 2kΩ, I_E=1,5mA, U_B2=0

Uc1, Uc2 [V]

292 [mV] 2.9 [V] Er

Wzmocnienie różnicowe wynikające z wykresu wynosi k_r= 4.9, (teoretyczne 57.7), sumacyjne k_S=0.

R_E= 10kΩ, U_B2=0

Uc1, Uc2 [V]

2.47 [V] Er

Z charakterystyk wynika, iż wzrost rezystancji lub prądu kolektora powoduje wzrost wzmocnienia. Nachylenie charakterystyk jest proporcjonalne do wzmocnienia. Polaryzacja bazy tranzystora T2 zmienia jedynie poziom odniesienia napięcia różnicowego.

Włączenie napięcia na B2 powoduje przesunięcie w poziomie punktu przecięcia charakterystyk. Są to charakterystyki napięcia wyjściowego w funkcji napięcia różnicowego więc polaryzacja bazy tranzystora T2 zmienia jedynie poziom odniesienia napięcia różnicowego. Zmianie ulegnie wartość prądu płynącego przez rezystor emiterowy, przez co odkształcają poziomy charakterystyki na osi pionowej, przy czym kształt charakterystyki i wartość wzmocnienia nie ulegają zmianie. Pomiar wzmocnienia układu różnicowego.

	Obciążenie	Zasilanie emitera
1	Liniowe, RC=2kΩ	IE=0,5mA
2	Liniowe, RC=2kΩ	IE=1,5mA
3	Liniowe, RC=2kΩ	RE=10kΩ
4	Dynamiczne, RC=2kΩ	IE=1.5mA
5	Dynamiczne, RC=20kΩ	IE=1,5mA
6	Dynamiczne, RC=2kΩ	RE=10kΩ

Pomiar napięcie różnicowego:

Wzmocnienie różnicowe określaliśmy na podstawie przyrostu napięcia wyjściowego wywołanego 5mV przyrostem napięcia na wejściu układu.

	Zasilanie emitera	Obciążenie liniowe	ΔUWE [V]	UWY1[V]	UWY2[V]	ΔUWY[V]	Kur[V/V]
1	IE=0,5mA	RC=2kΩ	0,005	4,51	4,55	0,04	8
2	IE=1,5mA	RC=2kΩ	0,005	3,59	3,71	0,12	24
3	RE	RC=2kΩ	0,005	3,59	3,71	0,12	24
		Dynamiczne
4	IE=1.5mA	RC=2kΩ	0,005	4,99	5,22	0,23	46
5	IE=1,5mA	RC=20kΩ	0,005	4,99	7,02	2,03	A któż to wie
6	RE	RC=2kΩ	0,005	4,99	5,22	0,23	46

Wartość wzmocnienia dla przypadków 2 i 4 została wyliczona przed wykonaniem ćwiczenia. Dla przypadku obciążenia liniowego (2) wartość k_ur wyliczona wynosi 28,8 a zmierzona 24, natomiast dla przypadku obciążenia dynamicznego (4) wartość wyliczona wynosi 60 a zmierzona 46.

3. Pomiary wzmocnienia układu sumacyjnego.

Na podstawie przyrostu napięcia wyjściowego wywołanego 4-woltowym przyrostem napięcia na wejściu układu przy zwarciu obu wejść określaliśmy wzmocnienie sumacyjne.

	ΔUWE[V]	UWY1[V]	UWY2[V]	ΔUWY[V]	Kus [V/V]
1	3,85	4,5	4,5	0	0
2	3,85	3,59	3,59	0	0
3	3,85	3,56	3,37	0,19	4,93e-2
4	3,85	5,00	5,01	0,01	2,6e-3
5	3,85	5,04	5,09	0,05	1,3e-2
6	3,85	5,00	5,01	0,01	2,6e-3

W przypadkach 1, 2 zasilano zasilano źródłami prądowymi o wartości 0,5mA i 1,5mA. W drugim przypadku mamy trzykrotnie większy prąd źródlą, a więc wzmocnienie k_ur powinno być trzy razy większe co w przybliżeniu zaobserwowaliśmy. Przypadki 4 i 5 są to układy różniące sie rezystancją kolektora R_C. Zwiększenie tej rezystancji powoduje wzrost wzmocnienia różnicowego k_ur. Wzmocnienie różnicowe zależy również od prądu emitera.

4. Badanie wzmacniacza różnicowego jako układu analogowego mnożenia sygnałów.

W punkcie tymdo mnożenia sygnałów wykorzystano zależność wzmocnienia różnicowego od prądu emiterowego. Wartość tego prądu jest proporcjonalna do napięcia modulującego.

Jako sygnał modulujący wykorzystaliśmy trapezoidę, sygnałem modulowanym jest sinusoida.

Kształt przebiegów wyjściowychzależy od charakteru obciążenia ze względu na jego wpływ na wzmocnienie różnicowe, oraz na wartość amplitudy nośnej.

---