Laboratorium układów elektronicznych
Temat ćwiczenia: Wzmacniacze Napięciowe z tranzystorami bipolarnymi
Wydział: IEIT	Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja		Rok: II
Imię i nazwisko:		Data wykonania ćwiczenia:	Uwagi:	Rok akademicki:

DANE:

Tranzystor BC107B

Rg = 5,85[kΩ]

R₀ = 12[kΩ]

k_us0 = 100±10[V/V]

f_{d(3 dB)} = 50±15[Hz]

β = 240[A/A]

U_m, _{wy min} = 2,0[V]

U_CC = 15[V]

U_EE = -15[V]

SCHEMAT POMIAROWY:

Rys 1. Schemat ideowy wzmacniacza napięciowego w konfiguracji OE

Rys 2. Schemat zastępczy wzmacniacza napięciowego w konfiguracji OE

Obliczenia:

Przyjmujemy, że

I_CQ = 1[mA]

U_CEQ = 15[V]

R_C = 10 R_E

R_C wyliczamy z oczka:

W celu zapewnienia odpowiedniej „sztywności” dzielnika, a zarazem odpowiednio dużej rezystancji wejściowej wzmacniacza przyjmujemy

Szukamy stałych czasowych, które pozwolą nam wyznaczyć pojemności:

, gdzie

, gdzie

, gdzie

stąd

Przyjęte wartości rezystancji według szeregu E12 oraz pojemności z szeregu E6 wynoszą odpowiednio:

Dla powyższych wartości elementów przeprowadziliśmy symulację w programie PSpice, w wyniku której uzyskaliśmy poniższą charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową, zgodną z założonymi danymi projektowymi.

Schemat połączeń układu

Schemat ideowy badanego wzmacniacza na wkładce DWT 1.

Wygląd płytki drukowanej wkładki DWT 1.

Schemat blokowy połączeń aparatury.

Sprzęt niezbędny do wykonania ćwiczenia

DWT 1 - wkładka dydaktyczna wzmacniacza tranzystorowego,

SGS 1 - wkładka generatora sinusoidalnego przestrajanego,

SD 1 - wkładka przetwornika ac/dc wartości szczytowej,

SN 4222- wkładka przełącznika ac,

SR 1 - wkładka rozgałęziacza sygnału ac,

oscyloskop analogowy,

woltomierz cyfrowy,

częstościomierz cyfrowy,

podwójna rama z zasilaczami,

tranzystory wymienne,

rezystory wymienne,

kondensatory wymienne, zwory

Sprawozdanie

Ad. 1

Zmierzony punkt pracy wynosi: I_CQ = 1[mA], U_CEQ = 13,5[V]. I_CQ wynosi dokładnie tyle samo, co w założeniach projektowych, natomiast U_CEQ różni się nieznacznie (o 1,5[V]), co jest spowodowane pewną tolerancją rezystorów polaryzujących tranzystor.

Ad. 2

Wyznaczona wartość wzmocnienia skutecznego wynosi: k_{us max} = 120 [V/V] w zakresie średnich częstotliwości.

Ad. 2.4 Problemy:

b) Jeżeli potraktujemy R_G i R_i jako rezystancję wyjściową generatora, to nasz wzmacniacz będzie stanowił umiarkowane obciążenie, gdyż
co jest tylko 2,4 razy większą rezystancją od wspomnianej rezystancji wyjściowej generatora. Jeżeli R_G+R_i potraktujemy jako elementy wewnętrzne wzmacniacza to obciążenie będzie niewielkie, gdyż
jest znacznie większa niż rezystancja wyjściowa generatora (która jest rzędu dziesiątek ohmów).

c) Wartość wzmocnienia jest w przybliżeniu równa wartości zakładanej w projekcie. Jej niewielki wzrost jest spowodowany zmniejszeniem rezystancji R_G z zakładanych 5,85[k
] do 5,6[k
].

d) Wzmacniacz pracuje prawidłowo dla ograniczonych wartości międzyszczytowych sygnału wejściowego (nie większych niż 100[mV]). Jeżeli sygnał wejściowy jest zbyt duży, wtedy sygnał na wyjściu zostaje zniekształcony, co jest spowodowane nasycaniem i odcinaniem tranzystora. Na ekranie oscyloskopu widoczne są wówczas charakterystyczne spłaszczenia ekstremów przebiegu - wynika z tego zakrzywienie charakterystyki przejściowej przy większych wartościach napięcia wejściowego.

Ad. 3

W celu wyznaczenia częstotliwości granicznych wzmacniacza, korzystając ze znalezionego wcześniej maksymalnego wzmocnienia w zakresie średnich częstotliwości obliczamy graniczną wartość wzmocnienia (k_{us max} - 3dB). Następnie, znając amplitudę przebiegu wejściowego obliczamy graniczną amplitudę sygnały wyjściowego. Dalej szukamy częstotliwości, przy których przebieg wyjściowy przyjmuje takie amplitudy. Znalezione w ten sposób częstotliwości to górna i dolna częstotliwość graniczna wzmacniacza, wynoszą one: f_d = 46[Hz], f_g = 44,1[kHz]. Dolna częstotliwość graniczna wzmacniacza jest zgodna z przewidywaniami, natomiast górna jest wyraźnie niższa od tej uzyskanej na drodze symulacji. Może być to spowodowane pojemnościami pasożytniczymi występującymi elementów miejscach połączeń elementów z płytką wzmacniacza.

Ad. 4

Układ wzmacniacza jest wrażliwy na zmianę parametrów elementów polaryzujących go.

1. wpływ R_B1 - rezystor ten odpowiada za polaryzację bazy. Należy więc spodziewać się znacznego jego wpływu na wzmocnienie. Jest ono odwrotnie proporcjonalne do wielkości tej rezystancji.

2. wpływ R_E - rezystor ten silnie wpływa na wzmocnienie układu. Ze wzoru wynika, że jego wzrost ogranicza wzmocnienie, jednocześnie poprawiając stabilność układu. Z kolei jego zmniejszenie zwiększa wzmocnienie, ale negatywnie wpływa na stabilność układu.

2

---