LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Ćwiczenie Nr 3.

Temat: Tranzystorowy układ różnicowy.

Elektronika i telekomunikacja

Grupa laboratoryjna VI.

1. Pietrzak Adam

2. Siemieniuk Konrad

3. Staniaszek Marek

4. Wojtasiewicz Krzysztof

Data wykonania ćwiczenia:

98.05.11.

Cel ćwiczenia:

Tematem ćwiczenia są podstawowe własności tranzystorowego układu różnicowego. Ten elementarny układ jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych we współczesnej elektronice, przy czym różnorodność jego zastosowań jest bardzo duża.

Celem ćwiczenia jest ugruntowanie wiadomości dotyczących układu różnicowego poprzez obserwację jego wielkosygnałowych charakterystyk przejściowych oraz pomiary małosygnałowego wzmocnienia różnicowego i sumacyjnego w różnych warunkach obciążenia i zasilania.

Obliczenia wstępne i projektowanie:

I_C1 = I_C2=I_S*EXP(U_BE/U_T) dla I_C>>I_S

U_R=U_BE1-U_BE2

I_C1/I_C2=EXP(U_R/U_T)

I_CM=I_C1+I_C2=I_C1(1+I_C2/I_C1)=I_C1[1+EXP(-U_R/U_T)]=I_C2[1+EXP(U_R/U_T)]

U_OD=U_C1-U_C2=U_CC-I_C1*R_C-U_CC+I_C2*R_C=R_C(I_C1-I_C2)

podstawiając za I_C1 oraz za I_C2 otrzymujemy:

U_OD=I_CM*R_C*tanh(-U_R/2U_T)

k_r=U_OD/U_R

wzmocnienie różnicowe dla R_C=2k I_E=1.5mA

U_OD=0,143 V

k_r=28,757 V/V

wzmocnienie różnicowe dla R_C=20k I_E=1.5mA

U_OD=2,875 V

k_r=486,4V/V

Pomiary wzmocnienia układu różnicowego.

Lp.	Obciążenie	Zasilanie emiterów	Napięcie UWE (sterowanie sumacyjne)	Napięcie na wyjściu (sterowanie sumacyjne)	UWY (sterowanie różnicowe 5mV)	Wzmocnienie
			[V]	[V]	[V]	[V/V]
	Liniowe 2k	IE=0.5 mA	-2	4,557	4,558	kur=9,4
	Liniowe 2k	IE=0.5 mA	1,88	4,558	4,605	kus=0,00026
2.	Liniowe 2k	IE=1.5 mA	-2	3,668	3,669	kur=25,2
	Liniowe 2k	IE=1.5 mA	1,88	3,673	3,795	kus=0,001
3.	Liniowe 2k	RE	-2	3,44	3,664	kur=25,8
	Liniowe 2k	RE	1,88	3,83	3,773	kus=0,1
4.	Dynamiczne 2k	IE=0.5 mA	-2	5,158	5,155	kur=46,8
	Dynamiczne 2k	IE=0.5 mA	1,88	5,16	5,398	kus=0,002
5.	Dynamiczne 20k	IE=1.5 mA	-2	6,110	6,096	kur=430,6
	Dynamiczne 20k	IE=1.5 mA	-1,88	6,137	8,249	kus=0,007
6.	Dynamiczne 2k	RE	-2	5,171	5,155	kur=49,4
	Dynamiczne 2k	RE	1,88	5,145	5,402	kus=-0,007

Wnioski:

Jak widać wzmocnienie różnicowe zależy od wartości rezystancji kolektora (wprost proporcjonalnie) i odwrotnie proporcjonalnie od rezystancji emiterowej.

W celu poprawienia charakterystyki liniowej stosuje się rezystory emiterowe o wartościach kilkadziesiąt-kilkaset omów. Rezystory te zmniejszają wzmocnienie ale poszerzają zakres pracy liniowej. Wraz ze wzrostem R_E współczynnik tłumienia sygnału wspólnego rośnie. Jednak wartość ta jest ograniczona ze względu na odkładający się na rezystorze napięcie. W miarę wzrostu R_E musimy zwiększać napięcie zasilania w celu utrzymania właściwej wartości prądu. Rozwiązaniem jest zastosowanie źródła prądowego o dużej rezystancji.

Na podstawie tabeli możemy powiedzieć, że wzmocnienie różnicowe przy obciążeniu liniowym i prądzie I_E=1,5 mA , R_E wynosi około 25 V/V, natomiast przy prądzie I_E=0.5mA wzmocnienie wynosi 9,6 V/V. Przy obciążeniu dynamicznym o wartości 2k wzmocnienie wzrosło do 46,8 V/V , a przy 20k do 430V/V. Świadczy to o zalecie stosowania obciążeń dynamicznych.

Współczynnik wzmocnienia sumacyjnego (tłumienia sygnału wspólnego) oscylował wokół wartości bliskich zeru.

---