POLITECHNIKA ŚLĄSKA

INFORMATYKA

LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI

TRANZYSTOROWY WZMACNIACZ REZYSTANCYJNY

MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

GRUPA 3

SEKCJA 6

BĄCHÓR JANUSZ

CZAPLA PIOTR

FOJCIK BOŻENA

GLIWICE, 1.04.1998

1.WPROWADZENIE.

Wzmacniaczem rezystancyjnym (oporowym) nazywamy wzmacniacz z rezystorem włączonym pomiędzy źródło zasilania a elektrodę wyjściową, którą w przypadku tranzystora bipolarnego jest kolektor. Spoczynkowy punkt pracy tranzystora jest wyznaczony i utrzymywany za pomocą odpowiednich obwodów zasilania i stabilizacji.

2.POMIARY.

Stosując niżej przedstawiony model wzmacniacza rezystancyjnego dokonaliśmy pomiarów potrzebnych do realizacji naszego ćwiczenia.

1. Pierwszym naszym zadaniem było to, by tak dobrać punkt pracy, aby uzyskać największe nie zniekształcone napięcie wyjściowe. Należało zwrócić uwagę na wpływ rezystancji źródła na kształt napięcia wyjściowego. Zmiany rezystancji źródła modelowaliśmy za pomocą rezystorów R₁ i R₂.

Z doświadczenia i wiedzy uzyskanej na elektronice postanowiliśmy ustawić napięcie U_CE jako ½ napięcia U_CC (przy czym U_CC to napięcie zasilania). Dla naszego układu było to ok. 5V. I rzeczywiście dla takiego napięcia nasza sinusoida była najmniej zniekształcona.

Jeśli zaś idzie o wpływ rezystorów R₁ i R₂ to, gdy dołączyliśmy za pomocą przełącznika widocznego na schemacie rezystor R₂ to zmniejszyła się amplituda. Ogólnie można powiedzieć iż sterowanie w tym przypadku odbywało się przez dzielnik napięcia (sterowanie napięciowe), sinusoida w tym przypadku została nieco zniekształcona tzn. jej połówki nie były symetryczne (dolne połówki były mniejsze). Przy sterowaniu prądowym (bez rezystora R₂) sinusoida nie była zniekształcona.

2. Następnie mierzyliśmy charakterystykę amplitudową K_u= f(R_C) wzmacniacza w funkcji zmian rezystancji kolektora R_C. Dopuszczalne zmiany kolektora I_C zawierają się w granicach 0,5 - 5mA. W trakcie pomiarów utrzymywaliśmy stałe napięcie wejściowe.

W powyższej tabelce przedstawiliśmy wyniki naszych pomiarów, a także obliczone wzmocnienie napięciowe.

3. Następnie badaliśmy wpływ napięcia zasilania na wzmocnienie napięciowe.

Przy pomiarach przyjęliśmy rezystancję R_C= 5k. Za pomocą R_B ustalaliśmy punkt pracy.

4. Potem badaliśmy charakterystykę wzmacniacza K_u= ϕ(f) przy optymalnym ze względu na zniekształcenia doborze punktu pracy tranzystora.

Pomiarów dokonaliśmy przy R_C= 5k, zmianie częstotliwości od 20 Hz do 20kHz dla napięć zasilania 5V i 12V. Przy czym odpowiedni punkt pracy dobieraliśmy za pomocą R_B.

5. Następnym punktem naszego ćwiczenia było zmierzenie rezystancji wejściowej i wyjściowej (bez sprzężenia).

Pomiary robiliśmy przy napięciu zasilania U_z=12V, nasz punkt pracy: U_CE=6V, przy R_C=5k

Na wyjście naszego wzmacniacza podłączyliśmy szeregowo opornik dekadowy.

Przed tym zmierzyliśmy iż amplituda na wyjściu nie obciążonym wynosi 5V, przy R₀=6k.

Przy R_C=0,5k

Amplituda na wyjściu wynosi 1,7V (bez obciążenia)

I z tego wynika R0=400

Przy R_C=1k

Amplituda na wyjściu wynosi 1,7V (bez obciążenia)

I z tego wynika R0=900

3.WNIOSKI

Prąd kolektora:

Rezystancja wejściowa:

Wzmocnienie napięciowe:

Zaś przy optymalnym, ze względu na zniekształcenia, doborze punktu pracy tranzystora tzn. Ic*Rc=1/2*Ucc i dla R₀=∞ otrzymamy:

Ze wzorów powyższych wynika, że Ku wzmacniacza rezystancyjnego nie zależy od współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystora β, a jedynie od stałego prądu kolektora I_C, R_C, i wartości rezystora obciążenia R_0.

Przy optymalnym_, ze względu na zniekształcenia doborze stałego napięcia kolektora U_CE wzmocnienie nieobciążonego wzmacniacza zależy wyłącznie od napięcia zasilającego U_CC.

Rezystancja wejściowa wzmacniacza zależy przede wszystkim od prądu kolektora I_C i współczynnika wzmocnienia prądowego β.

Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza ze sprzężeniem emiterowym wynosi:

Rezystancja wejściowa R_wef :

rezystancja wyjściowa R_wyf:

W sytuacji gdy rezystor R_C>>0 to faktyczna rezystancja wyjściowa wynosi R_wyf||R_C. W sytuacji silnego sprzężenia zwrotnego R_wyf>>R_C i wówczas rezystancja wyjściowa dąży do R_C.

ω_d i ω_g to częstotliwości , przy których wzmocnienia napięciowe k_u i prądowe k_i maleją o 3 dB względem swoich maksymalnych wartości:

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że wzmocnienie napięciowe zależy od R_C (wraz ze wzrostem R_C rośnie też wzmocnienie napięciowe (punkt b).

Jeśli zaś chodzi o wpływ napięcia zasilania na wzmocnienie to okazało się, że wraz ze wzrostem napięcia zasilania rośnie wzmocnienie.

Następnie badaliśmy rezystancję wyjściową (ze wzg. Technicznych nie zmierzyliśmy rezystancji wejściowej). Wraz ze wzrostem Rc rośnie rezystancja wyjściowa. Tzn. dla Rc=0,5k R₀ wynosi 400, dla Rc=1k R₀ wynosi , zaś dla rc=5k R₀ wynosi 6k (rezystancje wejściowa jest równa R₀).

---