Surdyka Edyta Rzeszów 19.10.2015

Nizioł Magdalena

Pachołek Tomasz

ET-DI3
L2

ANALOGOWE UKŁADY ELEKTRONICZNE – LABORATORIUM

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zbadanie układu różnicowego, który składa się z dwóch tranzystorów (T1, T2) oraz monolitycznego układu scalonego UL1111.

1. Wykorzystana aparatura:

- przystawka charakterograficzna

- dwukanałowa XY (wkładka SN7212 )

- oscyloskop cyfrowy

- generator Metex

- woltomierz dc (2 szt)

1. Schematy pomiarowe

1. Realizacja ćwiczenia

1. Obserwacje charakterystyk przejściowych układu różnicowego.

- obciążenie liniowe, Rc=2kΩ, Ie= 0.5 mA

U_CC = 5 [V];

$$u_{WY2} = U_{\text{CC}} - \frac{R_{C}I_{E}}{2} + 10I_{E}R_{C}u_{B1} = 5 - \frac{2k \bullet 0,5m}{2} + 10 \cdot 0,5m \cdot 2k \cdot u_{B1} = 4,5 + 10u_{B1}$$

u_WY2 = U_CC − I_CR_C = 5 − 1 = 4[V]

-obciążenie liniowe, Rc= 2kΩ, Ie= 1.5 mA

Ucc=5 [V];

$$u_{WY2} = U_{\text{CC}} - \frac{R_{C}I_{E}}{2} + 10I_{E}R_{C}u_{B1} = 5 - \frac{2k \bullet 1,5m}{2} + 10 \cdot 1,5m \cdot 2k \cdot u_{B1} = 3,5 + 30u_{B1}$$

u_WY2 = U_CC − I_CR_C = 5 − 3 = 2[V]

-obicążenie liniowe, Rc=2kΩ , Re

U_CC=5 [V];

$$u_{WY1} = U_{\text{CC}} + \frac{R_{C}}{R_{E}}\left( U_{\text{BE}} + U_{\text{EE}} \right) - \frac{R_{C}}{R_{E}} \cdot u_{B1} = 2.14 - 0.2 \cdot u_{B1}$$

u_WY2 = U_CC − I_CR_C = 5 − 3 = 2[V]

- obciążenie dynamiczne, Rc=2kΩ, Ie=1.5mA

u_WY2 = U_cc + R_CI_E = 5 + 2k ⋅ 1.5m = 8[V]

u_WY2 = U_cc − R_CI_E = 5 − 2k ⋅ 1.5m = 2[V]

u_WY2 = U_CC + 20I_ER_Cu_B1 = 60 ⋅ u_B1 + 5[V]

- obciążenie dynamiczne, Rc=20kΩ, Ie=1.5 mA

u_WY2 = U_cc + R_CI_E = 5 + 20k ⋅ 1.5m = 35[V]

u_WY2 = R_CI_E − U_cc = 20k ⋅ 1.5m − 5 = 25[V]

u_WY2 = U_CC + 20I_ER_Cu_B1 = 600 ⋅ u_B1 + 5[V]

-obciążenie dynamiczne, Rc=2kΩ, Re

u_WY2 = U_cc − R_CI_E = 5 − 2k ⋅ 1.5m = 2[V]

$$u_{WY2} = U_{\text{CC}} - \frac{R_{C}}{R_{E}}(U_{\text{BE}} + U_{\text{EE}}) + \frac{R_{C}}{R_{E}} \cdot u_{B1} = 7.86 + 0.2 \cdot u_{B1}$$

1. Wzmocnienie małosygnałowe układu różnicowego.

Pomiar metodą przyrostową

ZASILANIE EMITERÓW	OBCIĄŻENIE	Ur	UWY1	UWY2	kur-	kur+	kur	kur-	kur+	kur
		[mV]	[V]	POMIAR	TEORIA
Ie=0,5[mA]	Rc=2[kΩ]	0	4,4846	4,4696	-9.98	10,40	20,02	-10	10	20
		5	4,4347	4,5198
Ie=1,5[mA]	Rc=2[kΩ]	0	3,4752	3, 4367	-27,30	27,60	54,90	-30	30	60
		5	3,3387	3,5747
Rz=10[kΩ] (Ie=1,5[mA])	Rc=2[kΩ]	0	3,5881	3,5493	-25,58	25,82	51,40	-30	30	60
		5	3,4602	3,6784
Ie=1,5[mA]	dyn. Rc=2[kΩ]	0	---	5,0687	---	54,66	---	60
		5		5,3420
Ie=1,5[mA]	dyn. Rc=20[kΩ]	0		5,5331		59,42		600
		5		5,8302
Rz=10[kΩ] (Ie=1,5[mA])	dyn. Rc=2[kΩ]	0		5,0618		51,06		60
		5		5,3171

Obliczenia:

Wartości pomiarowe:

Wartości teoretyczne:

k_ur=g_m R_c = 40I_cR_c= 40*0.25m*2k= 20

k_ur+ = $\frac{1}{2}$ g_mR_c= $\frac{1}{2}$ 40I_c R_c=$\frac{1}{2}$*40*0.25m*2k= 10

k_ur- = - $\frac{1}{2}$ g_mR_c= -$\frac{1}{2}$ 40I_c R_c= - $\frac{1}{2}$ *40*0.25m*2k= -10

Pomiar wzmocnienia sumacyjnego

ZASILANIE EMITERÓW	OBCIĄŻENIE	Us=V	UWY1	UWY2	kus-	kus+	kus	kus-	kus+	kus
		[V]	[V]	POMIAR	TEORIA
Ie=0,5[mA]	Rc=2[kΩ]	2	4,4840	4,4696	-0,000125	-0,00005	0,000175	0	0	0
		-2	4,4845	4,4698
Ie=1,5[mA]	Rc=2[kΩ]	2	3,4712	3,4364	0,0009	-0,00045	-0,00135	0	0	0
		-2	3,4748	3,4382
RE=10[kΩ] (Ie=1,5[mA])	Rc=2[kΩ]	2	3,3860	3,3457	0,0998	0,1019	-0,0020	0.1	0,1	0
		-2	3,7854	3,7534
Ie=1,5[mA]	dyn. Rc=2[kΩ]	2	---	5,0778	---	-0,0028	---	---
		-2		5,0663
Ie=1,5[mA]	dyn. Rc=20[kΩ]	2		5,6028		-0,0207
		-2		5,5197
RE=10[kΩ] (Ie=1,5[mA])	dyn. Rc=2[kΩ]	2		5,0786		-0,0064
		-2		5,0527

Obliczenia:

Wartości pomiarowe:

Wartości pomiarowe:

$$k_{\text{us}} = \frac{R_{C}}{2R_{E}}$$

1. Wyznaczenie wartości współczynników CMRR:

Zasilanie	Obciążenie	CMRR^−[dB]	CMRR^+[dB]	CMRR[dB]
IE=0,5[mA]	Rc=2[kΩ]	98,0444	86,3613	101,1685
IE=1,5[mA]	Rc=2[kΩ]	89,6384	95,7539	92,1848
RE=10[kΩ] (IE=1,5[mA])	Rc=2[kΩ]	48,1754	48,0756	88,1987
IE=1,5[mA]	dyn. Rc=2[kΩ]	-	85,8102	85,8102
IE=1,5[mA]	dyn. Rc=20[kΩ]		69,1593	69,1593
RE=10[kΩ] (IE=1,5[mA])	dyn. Rc=2[kΩ]		78,0380	78,0380

Pomiar metodą zmiennoprądową

Ie=1,5mA		Re
Częstotliwość	Uwe	Uwy
Hz	V	V
20	2,517	0,6641
200	2,621	0,7175
600	2,554	0,6793
1000	2,761	0,76
1500	2,721	0,76
3200	2,59	0,678
7000	2,72	0,678
14000	2,76	0,74
21000	2,57	0,697
50000	2,578	0,672
100000	2,59	0,667
200000	2,547	0,621
400000	2,324	0,485
600000	2,025	0,344
1000000	1,774	0,183
1500000	1,057	0,096
2000000	0,836	0,054

Wnioski.

Na zajęciach laboratoryjnych badaliśmy tranzystorowy układ różnicowy. Pierwszym zadaniem było wyznaczenie charakterystyki przejściowej układu dla 6 wartości zasilania oraz obciążenia. Przeprowadzone przez nas obserwacje wskazują, że przy obciążeniu dynamicznym możemy otrzymać znacznie wyższe napięcie wyjściowe. W następnym punkcie badaliśmy układ różnicowy i wyznaczaliśmy współczynnik CMRR który dla obciążenia liniowego wynosi więcej aniżeli dla obciążenia dynamicznego. Teoria mówi ,że we wzmacniaczu idealnym współczynnik ten jest równy nieskończoności.