Nr ćw.	Temat ćwiczenia	Data	Ocena	Podpis
13.	Badanie układów polaryzacji wzmacniacza OE część 2	2000-04-04

1. Dla układu z rysunku A i B wyjaśnić zasadę pracy i rolę jaką pełnią poszczególne elementy w układzie.

2. Dla układu z rysunku A przy danych :

U_Z = 13V; R_C = 2,2 k; U_CE = 6,5 V; U_BE = 0,66 V; h_21e = 33; I_d = 10I_B; obliczyć rezystancje R_B1 oraz R_B2.

Zestawić układ i sprawdzić wartości prądów i napięć.

3. W układzie I_C = f(U_CE) wykreślić prostą obciążenia dla R_C = const i U_Z = const. Zmieniając w układzie prąd I_B odczytać I_C i U_CE a następnie nanieść je na wykres z prostą obciążenia.

4. Dla układu z rysunku B przy danych :

U_Z = 15V; R_C = 2,2 k; U_CE = 7 V; U_BE = 0,66 V; h_21e = 33; I_d = 10I_B; U_RE = 1 V obliczyć rezystancje R_B1 oraz R_B2.

Zestawić układ i sprawdzić wartości prądów i napięć.

5. Obliczyć wartość C_E z zależności : X_C = 0,1R_E, gdzie

dla danej f_d = 20 Hz.

6. W układzie I_C = f(U_CE) wykreślić prostą obciążenia dla R_C = const i U_Z = const. Zmieniając w układzie prąd I_B odczytać I_C i U_CE a następnie nanieść je na wykres z prostą obciążenia.

7. Podać własne wnioski z ćwiczenia.

8. Podać wykaz przyrządów.

Ćwiczenia

Badane układy :

Podstawowe wiadomości na temat wzmacniacza OE.

Obydwa układy pracują w układzie wspólnego emitera. Podstawowe własności wzmacniacza WE w porównaniu z pozostałymi konfiguracjami przedstawia tabela :

	KU	KI	KP		ZWE	ZWY	fgr
OE	duże	duże	Największe	180^0	Stos. mała	Stos. duża	najmniejsza
OC	 1	największe	Małe	0^0	największa	najmniejsza	mała
OB	największe	 1	Średnie	0^0	najmniejsza	największa	największa

Ogólna zasada działania obydwu układów jest następująca. Wraz ze wzrostem napięcia wejściowego wzrasta napięcie na bazie oraz prąd bazy. Zwiększenie prądu bazy powoduje zwiększenie prądu kolektora a tym samym zwiększenie spadku napięcia na rezystorze kolektorowym. Oznacza to zmniejszenie napięcia wyjściowego, czyli wzmacniacz odwraca fazę.

Układ B posiada pętlę ujemnego prądowego szeregowego sprzężenia zwrotnego osiągniętego za pomocą rezystora emiterowego. W układzie drugim zastosowano ujemne sprzężenie zwrotne - w postaci najprostszej, tzn. rezystora emiterowego. Gdy wzrośnie prąd bazy, wzrasta prąd kolektora, co powoduje spadek napięcia na rezystorze emiterowym (suma napięcia na rezystorze emiterowym i kolektorowym jest stała - równa napięciu zasilania pomniejszonego o napięcie kolektor - emiter). Spadek napięcia na rezystorze emiterowym jest równoznaczny ze spadkiem napięcia baza - emiter, który powoduje zmniejszenie prądu bazy. Ten sposób ustalenia punktu pracy jest dość często stosowany, lecz ma poważną wadę - zastosowanie rezystora emiterowego zmniejsza wzmocnienie napięciowe układu.

Funkcje i znaczenie elementów :

R_B1, R_B2 - rezystory o łącznej rezystancji ok. 100 k , stanowiące dzielnik napięcia, ustalający napięcie na bazie, czyli spoczynkowy punkt pracy tranzystora. Wpływają na rezystancję wejściową układu.

R_C - rezystor kolektorowy (kilka k). Ustala prąd kolektora, bardzo silnie wpływa na wzmocnienie układu oraz na rezystancję wyjściową układu. Im większy, tym większe wzmocnienie, ale większa R_WY.

R_E - rezystor emiterowy (do 1 k). Stabilizuje prąd emitera i pracę całego układu, zapewniając stałość punktu pracy. Wprowadza ujemne sprzężenie zwrotne, przez co zmniejsza wzmocnienie.

C_E - tzw. kondensator bocznikujący, zamykający obwód składowej zmiennej do masy. Około B razy większy od C_S i musi spełniać równanie X_Ce < 0,1R_E. Decyduje o dolnej częstotliwości granicznej.

C_S - tzw. kondensatory sprzęgające (ok. 1 uF). Stanowią zwarcie dla składowej zmiennej, natomiast blokują ewentualną składową stałą. Wpływają na impedancję wejściową oraz silnie decydują o dolnej częstotliwości granicznej.

Obliczenia :

UKŁAD A :

Układ A

		Wartość obliczona	Wartość zmierzona
IB	[A]	89,5	87,4
IC	[mA]	2,955	2,77
UCE	[V]	6,5	6,84

	IB	IC	UCE
	[uA]	[mA]	[V]
A	87,4	2,77	6,84
B	73,2	2,27	7,97
C	54,9	1,66	9,34
D	30,9	0,87	11,08
E	14,9	0,38	12,18
F	6,2	0,14	12,71
G	104,5	3,38	5,49
H	123,6	4,06	4
I	136,2	4,51	3
J	149	4,97	1,99
K	167,3	5,61	0,57

Regulując rezystancjami R_B1 oraz R_B2 zmienialiśmy napięcie na bazie, a tym samym prąd bazy. Jak widać przy wzroście prądu bazy np. od zera, punkt pracy tranzystora przesuwa się liniowo. Maleje napięcie kolektor - emiter, natomiast wzrasta prąd kolektora. Przy pełnym wysterowaniu tranzystora, prąd kolektora osiąga wartość maksymalną (ograniczoną właściwie tylko przez rezystor kolektorowy). Nachylenie prostej obciążenia zależy od wartości rezystora Rc. Obliczone przez nas wartości napięć i prądów pokrywają się mniej więcej z wartościami zmierzonymi w praktyce. Rozbieżności wynikają np. ze zmian wzmocnienia tranzystora, a należy przypomnieć, że badany układ nie zapewnia żadnej stabilizacji. Dotknięcie tranzystora palcami powodowało dość znaczne zmiany warunków pracy układu. Ponadto w obliczeniach przyjmowaliśmy B=33, która w rzeczywistości (po jej zmierzeniu) wynosiła 30 … 31.

UKŁAD B

		Wartość obliczona	Wartość zmierzona
IB	[A]	96,419	93,8
IC	[mA]	3,182	2,99
UCE	[V]	7	7,38

	IB	IC	UCE
	[uA]	[mA]	[V]
A	93,8	2,99	7,38
B	84,2	2,67	8,22
C	69,9	2,18	9,44
D	45,4	1,34	11,61
E	28,8	0,8	12,99
F	8,1	0,18	14,51
G	108	3,51	6,1
H	120	3,95	4,98
I	138,2	4,6	3,35
J	152	5,1	2,04
K	170	5,72	0,51

Regulując rezystancjami R_B1 oraz R_B2 zmienialiśmy napięcie na bazie, a tym samym prąd bazy. Jak widać przy wzroście prądu bazy np. od zera, punkt pracy tranzystora przesuwa się liniowo. Maleje napięcie kolektor - emiter, natomiast wzrasta prąd kolektora. Przy pełnym wysterowaniu tranzystora, prąd kolektora osiąga wartość maksymalną (ograniczoną właściwie tylko przez rezystor kolektorowy oraz emiterowy). Nachylenie prostej obciążenia zależy od wartości rezystora Rc. Obliczone przez nas wartości napięć i prądów pokrywają się mniej więcej z wartościami zmierzonymi w praktyce. Układ posiada ujemne sprzężenie zwrotne, co niejako stabilizuje lepiej jego punkt pracy. Punkty uzyskane z pomiarów nieco bardziej układają się w prostą, niż w przypadku układu A.

Obliczamy kondensator bocznikujący C_E, aby zapewnić dolną częstotliwość graniczną 20 Hz :

Wykaz przyrządów :

• Model do badania wzmacniacza OE

• Miernik cyfrowy 80U

• Miernik cyfrowy MAXCOM 208 III / I / 490 PE

• Miernik cyfrowy MX505 III / I / 486 PE

• Opornice dekadowe III / I / 106 PE

III / I / 105 PE

III / I / 140 PE

UKŁAD B

---