Pracownia Elektroniczna	ZSME ŻYWIEC	Rok kolny 2006/2007
Temat: Badanie wzmacniaczy na tranzystorach NPN w układzie OE	Klasa: III cT Sekcja: 2	Ocena:
Pracę wykonał: Wojciech Duraj	Data wykonania: 20.03.2007r.	Data odbioru:

Ćwiczenie 1

Temat:

Określanie pasma przenoszenia wzmacniacza w układzie OE

Szerokość pasma przenoszenia określają częstotliwości graniczne:

• Dolna fd

• Górna fg

Δf = fg - fd

Ich wartości wyznaczamy graficznie z punktów przecięcia charakterystyki częstotliwościowej i prostej równoległej do osi częstotliwości f, narysowanej na poziomie 2 = 1,41 razy niższym od wzmocnienia maksymalnego K0 co odpowiada obniżeniu wzmocnienia o 3 dB w stosunku do K0

Spis przyrządów:

• Oscyloskop,

• Generator napięcia o zmiennej częstotliwości,

• Przewody.

Schemat główny:

Wyniki pomiarów:

fwe	Uwy	Wartość częstotliwości w skali logarytmicznej
Hz	V
1,47	0,3	0,17
2	0,4	0,3
3	0,55	0,48
5	1,1	0,7
6	1,2	0,78
7	1,3	0,85
8	1,45	0,9
9	1,45	0,95
10	1,8	1
31,6	2,35	1,5
100	2,2	2
316	2,2	2,5
kHz
1	2,2	3
3,16	2,4	3,5
10	2,35	4
31,6	2,2	4,5
56	2	4,75
80	1,9	4,9
100	1,6	5
125	1,5	5,1
150	1,3	5,18
175	1,2	5,24
200	1	5,3
250	0,8	5,4
300	0,8	5,48
500	0,5	5,7
600	0,4	5,8
1000	0,3	6
3160	0,1	6,5

Ponieważ wzmocnienie napięciowe jest ilorazem napięcia wyjściowego i napięcia wejściowego, do analizy graficznej możemy skorzystać z funkcji napięcia wyjściowego od częstotliwości (przy stałym napięciu wejściowym).

Wnioski:

Jak wynika z tabeli za dolną częstotliwość graniczną możemy (w przybliżeniu) uznać częstotliwość pomiędzy 9 a 10 Hz. Z kolei za górną, częstotliwość pomiędzy 80 a 100kH. Dla tych częstotliwości napięcie wyjściowe przyjmuje wartość 0,707 maksymalnego napięcia (1,69V). Pasmo przenoszenia wynosi w przybliżeniu 90kHz.

B = Δf ≈ 90000Hz - 10Hz ≈ 89990Hz

Dolna częstotliwość graniczna związana jest z pojemnością kondensatorów - dla niskich częstotliwości kondensator stanowi przerwę w obwodzie. Wysokie częstotliwości ograniczane są przez właściwości samego tranzystora.

Ćwiczenie 2

Temat:

Punkt pracy tranzystora

Punkt pracy tranzystora jest to zbiór wartości napięć stałych występujących między końcówkami tranzystora i prądów stałych przepływających przez tranzystor, czyli:

- napięcie między bazą a emiterem U_BE;

- napięcie między bazą a kolektorem U_BC;

- napięcie między kolektorem a emiterem U_CE;

- prądu bazy I_B;

- prądu emitera I_E;

- prądu kolektora I_C.

Wymienione wartości są powiązane, dlatego w opisie punktu pracy podaje się tylko wartości napięcia U_CE i prądu I_C.

Punkt pracy można wyznaczyć w sposób graficzny bądź analityczny. Metoda graficzna polega na wyrysowaniu na charakterystyce wyjściowej wzmacniacza prostej obciążenia (statycznej).

Statyczna prosta obciążenia jest to zależność napięcia U_CE od prądu I_C (U_CE = U_CC - I_C(R_C + R_E) - dla wzmacniacza w układzie OE).

Przecięcie się charakterystyki wyjściowej dla ustalonej wartości prądu I_B ze statyczną prostą obciążenia wyznacza punkt pracy Q tranzystora.

Wnioski:

Jak wynika przebiegów przesunięcie punktu pracy zarówno w górę jak i w dół powoduje zniekształcenia sygnału wyjściowego. Przesunięcie punktu pracy zbyt nisko powoduje obcięcie sygnału wyjściowego przez samą charakterystykę tranzystora, natomiast od góry ogranicza nas napięcie zasilania

Ćwiczenie 3

Temat:

Konstruowanie przykładowego wzmacniacza napięciowego za pomocą programu komputerowego

Cechy idealnego wzmacniacza napięciowego:

• Wzmocnienie napięciowe nieskończenie duże ku = ∞

• Rezystancja wejściowa nieskończenie duża Rwe = ∞

• Rezystancja wyjściowa równa zeru Rwy = 0

• Pasmo przenoszenia od zera do nieskończoności ƒ є ( 0 ; ∞ )

Cechy rzeczywistego wzmacniacza napięciowego:

• ku = 10000

• Rwe = rzędu GΩ

• Rwy = rzędu do kΩ → Iwy rzędu 100mA

• ƒ є ( 0 ; GHz )

Parametry wzmacniacza:

• napięcie zasilania Uzas = 12V

• wzmocnienie napięciowe ku = 10

• rezystancja źródła ( generatora ) Rg = 1kΩ

• rezystancja odbiornika Ro = 10kΩ

schemat układu:

Przebieg ćwiczenia:

1. Ustalenie rezystancji wejściowej:

Rezystancja wejściowa wzmacniacza powinna być większa od rezystancji źródła co najmniej 10 krotnie

Rg = 1kΩ → Rwe = 10kΩ

Rezystancje wejściową liczymy z równoległego połączenie dwóch rezystancji bazy oraz sumy rezystancji dynamicznej tranzystora i emitera. Jako że dwie ostatnie są małe można pominąć je w obliczeniach tak więc Rwe = 12kΩ

Dzielnik napięcia na wejściu ( Rb1 i Rb2) dobieramy tak aby na bazie uzyskać odpowiednie napięcie ( 4V )

2. Dobór rezystancji kolektora i emitera

Rezystancja emitera powinna być o połowę mniejsza od rezystancji kolektora aby uzyskać na kolektorze odpowiednie napięcie ( 7V)

3. Dobieranie wartości pojemności kondensatorów

Kondensatory powinny mieć dużą pojemność w stosunku do malejących częstotliwości sygnału źródła

Kondensator ma wejściu usuwa składową stałą która powoduje przesunięcie punktu pracy

4. W emiterze stosujemy równoległe połączenie potęcjometru i kondensatora co stwarza ujemne sprzężenie zwrotne które ma na celu stabilizacje temperaturową która wpływa na punkt pracy oraz działa na składową stałą. Potęcjometr na emiterze umożliwia sterowanie wzmocnienia ( korekcja sygnału przesterowanego z dołu lub z góry )

Wyniki:

Podając z generatora sygnał o amplitudzie 10mV na wyjściu uzyskujemy napięcie 104mV przy czym wzmocnienie możemy sterować potęcjometrem na emiterze

ku = Uwy / Uwe = 104mV / 10mV = 10,4

Wnioski:

Sygnał otrzymany na wyjściu jest odwrócony w fazie o 180 stopni

O dobrym działaniu układu decyduje odpowiedni dobór elementów oraz ich wartości.

Badany wzmacniacz ma duże wzmocnienie napięciowe np. ku = 100 ale również duże wzmocnienie prądowe np. ki = 300 co daje bardzo duży współczynnik wzmocnienia mocy kp = ki × ku w takim przypadku kp = 300 × 100 = 30 000

6

---