Ćwiczenie

Ćwiczenie to polegało na obserwacji i umieszczeniu w sprawozdaniu ch-ki
przejściowej wzmacniacza różnicowego. Dokonaliśmy pomiaru przyrostowego wzmocnienia różnicowego i sumacyjnego. Wszystkie pomiary zostały wykonane przy różnych sposobach zasilania emiterów, różnych prądach emiterów, przy obciążeniu rezystancyjnym oraz dynamicznym.. W ćwiczeniu przebadaliśmy również

układ wzmacniacza różnicowego pracującego jako analogowy układu mnożący.

a. Charakterystyki przejściowe

Dla :

I_E= 1.5 mA, R_C= 2 kΩ, U_B2= 0 V

I_E= 1.5 mA, R_C= 2 kΩ, U_B2= -1.7 V

I_E= 0.5 mA, R_C= 2 kΩ, U_B2= 0 V

R_E =10 kΩ, R_C =2 kΩ, U_B2 = 0 V

b. Charakterystyka w zakresie przełączania prądu

I_E= 1.5 mA, R_C= 2 kΩ, U_B2= 0 V

Na podstawie charakterystyk można oszacować wzmocnienie różnicowe Kur układu. Dla przyrostu napięcia wejściowego 40 mA, przyrost napięcia różnicowego wynosi ΔU_wyr=1,8V, co daje k_ur= 45.

c. Pomiar wzmocnienia różnicowego i sumacyjnego

Wzmocnienie różnicowe:

Przyrost napięcia wyjściowego U_WY2 - U_WY2 był mierzony przy zmianie napięcia wejściowego o ΔU_WE = 5 mV.

Lp.	Obciążenie	Zasilanie emiterów	UWY1	UWY2	kur
1	Liniowe, RC= 2 kΩ	IE = 0.5 mA	4,49	4,54	10
2	Jw.	IE = 1.5 mA	3,61	3,73	24
3	Jw.	RE	3,57	3,69	24
4	Dynamiczne, RC= 2 kΩ	IE = 1.5 mA	4,98	5,07	18
5	Dynamiczne, RC= 20 kΩ	IE = 1.5 mA	4,96	7,09	426
6	Dynamiczne, RC= 2 kΩ	RE	4,98	5,22	48

Wzmocnienie sumacyjne:

Napięcie sumacyjne podawane na wejście wzmacniacza zmieniane było w zakresie od -2 V do 2 V.

Badana była zmiana napięcia na wyjściu wzmacniacza.

Lp.	Obciążenie	Zasilanie emiterów	kUS
1	Liniowe, RC= 2 kΩ	IE = 0.5 mA	0.0025
2	Liniowe, RC= 2 kΩ	IE = 1.5 mA	0.0025
3	Liniowe, RC= 2 kΩ	RE	0.0968
4	Dynamiczne, RC= 2 kΩ	IE = 1.5 mA	0.0024
5	Dynamiczne, RC= 20 kΩ	IE = 1.5 mA	0.0145
6	Dynamiczne, RC= 2 kΩ	RE	0.0048

Wzmocnienie sumacyjne wyznacza się z zależności:
gdzie

Ponieważ odczytane z wykresu ΔU_{wy_s} = 0 dlatego nie można było wyznaczyć wzmocnienia sumacyjnego.

z charakterystyk tych wyznaczono także szerokość strefy przełączania tzn. przedział napięcia Ub1, w którym

zachodzi zmiana prądu kolektora od 10% do 90% Ic. W celu poszerzenia strefy przełączania układu różnico

wego należy zastosować rezystory emiterowe wprowadzające ujemne sprzężenie zwrotne szeregowe prądu.

Sprzężenie takie zmniejsza wzmocnienie różnicowe jednak poszerza strefę przełączania. Zmiany napięcia Ub2

Powodują przesunięcie charakterystyki przejściowej w lewo lub w prawo w zależności od znaku napięcia Ub2

zgodnie z zależnościami:

Statyczne charakterystyki przejściowe tranzystorowego układu różnicowego mają w przybliżeniu kształt

Otrzymany przez nas. Obydwa tranzystory znajdują się w stanie aktywnym jedynie w stosunkowo wąskiej strefie przełączania prądu. Poza tą strefą, gdy Uwe<Uo T1 jest zatkany, T2 zaś przewodzi. Przy Uwe>Uo stan stan

tranzystorów jest odwrotny, przy czym począwszy od Uwe=Um tranzystor T1 nasyca się i pojawia się charaktery

styczny pik napięcia.

Wyniki pomiarów (przypadek 1,2 ) pokrywają się z założeniami teoretycznymi. Widać, że wraz ze wzrostem prądu emitera rośnie wzmocnienie różnicowe układu.

Z otrzymanych wyników możemy wywnioskować że przy użyciu erezystora emiterowego Re otrzymujemy większe wzmocnienie sumacyjne, ponieważ Re jest mniejsze od różniczkowej rezystancji tranzystora.

W przypadku 4 i 5 otrzymane wzmocnienia różnicowe różnią się ze względu na różne wartości rezystancji Rc.

W celu zabezpieczenia układu przed nierównowagą zostały zastosowane rezystory Rc ( przy obciążeniu dynamicznym i bardzo dużym wzmocnieniu różnicowym) , które są odpowiedzialne za górne ograniczenie wzmocnienia różnicowego. Rezystory te możemy traktować jako bocznikujące przy analizie małosygnałowej

Układu w stosunku do źrodła prądoweg kolektorowego. W przypadku zwiększenia Rc z 2k do 20k przy pracy układu różnicowego z obciążeniem liniowym wzmacniacz mógłby zniekształcać wzmacniany sygnał ze względu na wejście w stan nasycenia poszczegółnych stopni wzmacniacza. Zmiana wartości Rc wpływa na zmianę wzmocnienia , a jednocześnie na zmianę punktu pracy tranzystorów. Efekt ten można wyeliminować zmieniając punkt pracy tranzystorów przez zwiększenie wartości Re lub zmniejszenie wartości źródła prądowego Ie.

Zmniejszenie wartości Ie lub zwiększenie Re (powoduje zmniejszenie prądu emitera) są czynnikami zmniejszającymi wzmocnienie różnicowe zgodnie z zależnością:

W zależności od proporcji zmniejszenia Ie w stosuknu do Rc Kur może ulec zmniejszeniu lub zwiększeniu.

W przypadku 3 i 6 wzmocnienie sumacyjne jest większe dla układu z obciążeniem dynamicznym. Uzyskuje się to dzięki własnościom źródła prądowego jako obciążenia. Zmiana sygnału sumacyjnego powoduje zmianę prądu kolektorów, lecz źródło prądowe tak się zachowa, że napięcie wyjściowe nie ulegnie zmianie.

3.5

2.7

5

2

U_B1 [V]

U_C1, U_C2 [V]

U_C1

U_C1

U_C2

U_C2

1

-1

-2

2

U_C1

U_C2

U_C1

U_B1 [V]

U_C1, U_C2 [V]

U_C2

2

5

-1.7

1

-1

-2

2

2.7

3.5

2

-2

-1

1

3.5

5

2

U_C2

U_C1, U_C2 [V]

U_B1 [V]

U_C1

U_C2

U_C1

2.7

1.8

0

4.5

4

0

1

3

5

4

U_C1

U_C2

U_C2

U_C1, U_C2 [V]

U_B1 [V]

U_C1

4.7

-1

-2

2

U_C1

U_C2

U_C1

U_B1 [mV]

U_C1, U_C2 [V]

U_C2

2

5

3.5

40

-80

-40

80

---