AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA w BYDGOSZCZY Instytut Telekomunikacji i Elektrotechniki
ZAKŁAD PODSTAW ELEKTROTECHNIKI			Imię i nazwisko:
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI
Nr ćwiczenia: 4 Temat : Tranzystor bipolarny			1.Witold Warczchowski 2.Piotr Pęcherski
Data wykonania ćw.	Data oddania spr.	Ocena
04.05 1999	11.05.1999		Nr grupy L	Semestr IV

Cel ćwiczenia :

Wyznaczenia charakterystyk statycznych i wybranych parametrów tranzystora bipolarnego w konfiguracji wspólnego emitera (OE) oraz zapoznanie się z jego właściwościami wzmacniającymi

1. 
   Pomiar charakterystyk wyjściowych tranzystora bipolarnego w konfiguracji OE:

UCE [V] →		0,5	1	1,5	2	2,5	4	6	8	10
IB [μA]	5	0,54	0,54	0,54	0,56	0,56	0,56	0,58	0,58	0,60
		10	1,42	1,42	1,46	1,48	1,48	1,50	1,54	1,58	1,60
		15	2,46	2,48	2,50	2,50	2,52	2,56	2,64	2,72	2,80
		20	3,50	3,56	3,58	3,62	3,64	3,74	3,88	4,04	4,30
		25	4,64	4,68	4,70	4,74	4,80	4,90	5,10	5,30	5,54

2. Pomiar charakterystyk wejściowych tranzystora bipolarnego w konfiguracji OE:

W celu zebrania pomiarów koniecznych do wykreślenia charakterystyk wejściowych wzmacniacza, posłużyliśmy się układem przedstawionym na schemacie w punkcie pierwszym sprawozdania.

IB [μA] →		5,0	10,0	15,0	20,0	25,0	30,0	35,0	40,0	45,0	50,0
UCE	0 [V]	0,470	0,492	0,506	0,516	0,524	0,531	0,537	0,542	0,547	0,551
		2 [V]	0,636	0,660	0,674	0,684	0,691	0,697	0,702	0,706	0,710	0,713

3. 
   Pomiar charakterystyki przejściowej-napięciowej wzmacniacza na tranzystorze w konfiguracji OE:

UCE [V] →	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
UBE [V] →	0,71	0,69	0,69	0,68	0,68	0,67	0,67	0,66	0,66	0,65	0,65	0,62	0,40
KU (średnie)	≈ 142,86

4. Badanie wpływu położenia punktu pracy tranzystora na jego właściwości wzmacniające:

Wyznaczony optymalny punkt pracy badanego wzmacniacza :

• U_CE = 6,00 V

• I_B ≈ 20 μA

Dla tak dobranego punktu pracy otrzymaliśmy następujące oscylogramy napięcia wyjściowego (składowa zmienna o częstotliwości 1kHz) gdzie czerwonym kolorem zaznaczyliśmy przebieg zniekształcony zwiększeniem amplitudy sygnału wejściowego :

Przesuwając punkt pracy (20μA) odpowiednio niżej lub wyżej na prostej obciążenia (wykres w punkcie pierwszym sprawozdania, punkty pracy zaznaczone kolorem czerwonym) otrzymaliśmy oscylogramy napięcia wejściowego z odpowiednio obciętymi :

• połówką górną sinusoidy dla przesunięcia w lewo na osi U_CE (zwiększenie spoczynkowego prądu bazy tranzystora do 36μA),

• 
  
  połówką dolną sinusoidy dla przesunięcia w prawo na osi U_CE (zmniejszenie spoczynkowego prądu bazy tranzystora do 6μA),

5. Obliczenia:

Średnią wartość zwarciowego współczynnika wzmocnienia stałoprądowego tranzystora w układzie OE wyznaczyliśmy korzystając z pomiarów zebranych w punkcie pierwszym ćwiczenia :

β = h_21E = 163,87 [^A/_A]

Średnią wartość zwarciowego współczynnika wzmocnienia stałoprądowego tranzystora w układzie OB obliczyliśmy korzystając z odpowiedniego wzoru :

α = h_21B ≈ -1 [^A/_A]

Średnią wartość współczynnika wzmocnienia napięciowego badanego wzmacniacza wyznaczyliśmy na podstawie tabeli pomiarów zebranych w punkcie trzecim ćwiczenia :

K_U = 142,86 [^V/_V]

Obliczając powyższe współczynniki korzystaliśmy z następujących wzorów :

6. Wnioski:

Podczas tego ćwiczenia nauczyliśmy się wyznaczania charakterystyk opisujących właściwości zarówno samego tranzystora bipolarnego jak również układu wzmacniacza opartego na tranzystorze bipolarnym.

Zaobserwowaliśmy jak istotny wpływ na właściwości wzmacniające układu ma odpowiedni dobór punktu pracy elementu wzmacniającego. Niewłaściwe ustawienie punktu pracy tranzystora w układzie OE powoduje zmniejszenie maksymalnej amplitudy sygnału wejściowego który może być wzmocniony bez zniekształceń a co za tym idzie również zmniejszenie amplitudy sygnału wyjściowego i oczywiście niekorzystne zwiększenie stosunku sygnał-szum. Zwiększenie prądu spoczynkowego bazy powoduje przesunięcie się potencjału kolektora w stronę masy napięcia zasilania i obcinanie górnej połówki sinusoidy przebiegu wyjściowego wzmacniacza. Analogicznie zmniejszenie spoczynkowego prądu bazy powoduje odwrotny efekt przesuwania potencjału i obcinanie dolnej połowy sinusoidy. Zjawisko to jest związane z nasycaniem i zatykaniem tranzystora podczas pracy z nieodpowiednio dobranym punktem pracy.

Nauczyliśmy się również wyznaczać współczynniki wzmocnienia tranzystora jak również układu wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym. Niska wartość zwarciowego współczynnika wzmocnienia α = -1 wynika z prawie identycznych wartości prądu kolektora i emitera i jest jak najbardziej prawidłowa. Wyznaczony zwarciowy współczynnik wzmocnienia stałoprądowego β = 163,87 mieści się w zakresie podawanym w katalogach przez producenta badanego tranzystora.

---