LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH |
Dzień tygodnia: poniedziałek Godz. 8.15 |
Nr grupy : II Nazwisko, imię: Marek Tomaszewski Michał Rotko |
Nr ćwiczenia 3 Temat: Sprzężenie zwrotne |
Data wykonania 20.10.97
|
Ocena: |
Zestaw przyrządów użytych w ćwiczeniu :
- Zasilacz stabilizowany o napięciu regulowanym : +10V - +25V
- Oscyloskop dwukanałowy
- Woltomierz napięcia stałego V640
- Generator przebiegów zmiennych
1. Wzmacniacz z szeregowo-napięciowym sprzężeniem zwrotnym
Napięcie nominalne zasilania ustaliliśmy na poziomie 12V, a rezystory Rc1=Rc2=5.1k*. Na wstępie zmierzyliśmy napięcia określające punkty pracy tranzystorów T1 i T2.
T1: Uce=6,81V
T2: Uce=6,54V
I. Pomiary parametrów roboczych wzmacniacza bez sprzężenia zwrotnego
Wzmacniacz wysterowaliśmy sygnałem z generatora o częstotliwości f=1kHz. Na wejściu układu zastosowano dzielnik napięcia. Na dzielnik podaliśmy Ugen=1.3V, a zatem napięcie sterujące wzmacniacz (na wyjściu dzielnika) wynosi Uwe= 0.0013V.
Pomiar wzmocnienia napięciowego wzmacniacza.
Ku=Uwy/Uwe
Zmierzone Uwy=4.28V, a zatem Ku=3292V/V
Wyznaczenie impedancji wejściowej i wyjściowej układu
Zwe=26.4k*
Zwy=970*
3. Pomiar górnych częstotliwości granicznych wzmacniacza.
Górną częstotliwość wzmacniacza i I-go stopnia układu zmierzyliśmy dla 3-decybelowego spadku napięcia. Pomiar ten może być obarczony błędem, ponieważ nie dysponowaliśmy częstościomierzem tylko podziałką generatora.
Górna częstotliwość wzmacniacza fg=340 kHz
Górna częstotliwość pierwszego stopnia wzmacniacza fg1=215 kHz
Górna częstotliwość wzmacniacza (Rc1=Rc2=Rc=4.08kΩ) fg=320 kHz
Górna częstotliwość pierwszego stopnia wzmacniacza (Rc1=Rc2=Rc=4.08kΩ) fg1=290 kHz
Górna częstotliwość wzmacniacza (Rc1=Rc2=Rc=6.1kΩ) fg=320 kHz
Górna częstotliwość pierwszego stopnia wzmacniacza (Rc1=Rc2=Rc=6.1kΩ) fg1=190 kHz
Charakterystyki zostały przedstawione na rys.1
Współczynniki transkonduktancji tranzystorów wyliczamy ze wzoru :
gm*[q/(MkT)]** Ic* , gdzie q/(MkT)=36.5 [1/V]
Ic1=0.8mA Ic2=0.9mA
T1 : gm1=29.2 1/kΩ
T2 : gm2=32.85 1/kΩ
II. Pomiary parametrów roboczych wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym.
1. Pomiar transmitancji napięciowych po zamknięciu pętli sprzężenia zwrotnego
Rf=10kΩ
Uwyf=1,2V
Ku=923 V/V
b) Rf=100k*
Uwyf=3,88V
Ku=2984 V/V
2. Pomiar częstotliwości granicznej po zamknięciu pętli sprzężenia :
Częstotliwość graniczna wzmacniacza(Rf=10kΩ) fgf=360 kHz
Częstotliwość graniczna wzmacniacza(Rf=100kΩ) fgf=365 kHz
Przebieg modułu transmitancji napięciowej przedstawiono również na rys.1.
2.Analiza wrażliwości modułu wzmocnienia.
I. Wpływ zmian napięcia zasilania
Rc1=Rc2=Rc=5.1kΩ =constans; Ugen=12V +/- 10%
Ugen=13.2V
- bez pętli sprzężenia
Ku=3292V/V+7%
- z pętlą sprzężenia
dla Rf=10k*
Ku=923V/V+2%
dla Rf=100k*
Ku=2984V/V+5%
Napięcia punktów pracy tranzystorów dla Ugen =13.2:
T1: Uce=7.04V
T2: Uce=6.58V
Ugen=10.8V
- bez pętli sprzężenia
Ku=3292V/V-17%
- z pętlą sprzężenia
dla Rf=10k*
Ku=923V/V-6%
dla Rf=100k*
Ku=2984V/V-16%
Napięcia punktów pracy tranzystorów dla Ugen=10.8V:
T1: Uce=6.18V
T2: Uce=5.51V
II. Wpływ rozrzutu statycznego rezystorów na wzmocnienie
Napięcie zasilania Uz=12V= constans; Rc=Rc1=Rc2=5.1kΩ +/- 20%
Zmiany wzmocnienia napięciowego bez sprzężenia zwrotnego :
Rc=5.1kΩ+20% Ku=3292+5.4%
Rc=5.1kΩ-20% Ku=3292-2.1%
WNIOSKI :
Na podstawie uzyskanych wyników możemy określić rzeczywisty wpływ sprzężenia zwrotnego (w naszym przypadku ujemnego szeregowo-napięciowego) na parametry robocze wzmacniacza. Zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami wzmocnienie napięciowe układu po zwarciiu pętli sprzężenia spadło. Zauważyliśmy też wpływ sprzężenia na zmniejszenie wrażliwości transmitancji układu na wahania napięcia zasilania. Na podstawie pomiarów przy zmianach wartości elementów Rc można powiedzieć, Iż transmitancja układu bez sprzężenia zwrotnego rośnie ze zwiększeniem wartości Rc i maleje wraz ze zmniejszeniem wartości tych elementów. Niestety nie zdążyliśmy zbadać wpływu rozrzutu wartości elementów Rc na zmiany wzmocnienia napięciowego układu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Opierając się na pomiarach częstotliwości granicznych układu bez i ze sprzężeniem można zauważyć, iż sprzężenie zwrotne rozszerza pasmo liniowej pracy układu. Zauważyliśmy również, że wraz ze wzrostem rezystancji Rf w pętli sprzężenia zwrotnego wzrasta wzmocnienie układu.