Ćwiczenie nr 3

BIAŁYSTOK 14.05.97.

Wykonali:

Filipkowski Piotr

Gryszkiewicz Marcin

Kimborowicz Jerzy

Kurczewski Marcin

Ocena: ...............

Podpis prowadzącego

.....................................

Temat

TRANZYSTOROWY UKŁAD RÓŻNICOWY

1. Obliczenia wstępne i projektowe.

Obliczenie wzmocnienia oraz wyznaczenie zależności napięcia wyjściowego U_OD od napięcia różnicowego U_R .

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_U = U_OD/U_R

Wzmocnienie różnicowe dla :

R_C = 2k i I_E = 1.5mA

U_OD = 0,143 V

k_U = 28,757 V/V

Wzmocnienie różnicowe dla :

R_C = 20k i I_E = 1.5mA

U_OD = 2,875 V

k_U = 486,4V/V

2.Obserwacja statycznych charakterystyk przejściowych układu różnicowego .

Zobrazowana na załączonym rys. Nr 1

Pomiary wzmocnienia układu różnicowego.

Obciążenie liniowe

Dla I_E = 1.5 mA i R_C = 2kΩ

ΔU_WE = 2.306-(-1.847) = 4.153 V

ΔU_WY = 3.746-3.618 = 128 mV k _US =ΔU_WY / ΔU_WE

k _US = 30.8 * 10^-3 V/V

k _UR = (3.746 V -3.619 V ) / 5 mV = 25.4 V/V

Dla R_E i R_C = 2 kΩ

k _UR = ( 3.726 - 3.596 ) / 0.005 = 26 V/V

ΔU_WY = 3.781 -3.366 = 0.415 V

ΔU_WE = 2.297 - ( - 1.855 ) = 4.152 V

k _US = 0.0999 V/V

Dla obciążenia dynamicznego

Dla R_C = 2 kΩ i I_C = 1.5 mA

k _UR = ( 5.392 - 5.137 ) / 0.005 = 51 V/V

ΔU_WY = 5.144 - 5.135 = 0.009 V

ΔU_WE = 2.311 - ( -1.843 ) = 4.154 V

k _US = 0.00216 V/V

Dla R_C = 20 kΩ i I_C = 0.5 mA

k _UR = ( 8.148 - 5.877 ) / 0.005 = 454.2 V/V

ΔU_WY = 5.937 - 5.877 = 0.06 V

ΔU_WE = 2.313 - ( - 1.84 ) = 4.153 V

k _US = 0.014 V/V

Dla R_C = 2 kΩ i R_E

k _UR = ( 8.163 - 5.855 ) / 0.005 = 461.6 V/V

ΔU_WY = 5.156 - 5.125 = 0.031 V

ΔU_WE = 2.308 - ( - 1.845 ) = 4.153 V

k _US = 0.007464 V/V

4. Badanie wzmacniacza różnicowego.

Zobrazowana na załączonym rys. Nr 2

Wnioski:

Wzmocnienie różnicowe wzmacniacza wyraża się wzorem :

k_U = R_C/R_E

Zależy ono wprost proporcjonalnie od wartości rezystancji kolektora i odwrotnie proporcjonalnie od rezystancji emiterowej.

W celu poprawienia charakterystyki liniowej stosuje się rezystory emiterowe , ze wzrostem których współczynnik tłumienia sygnału wspólnego rośnie . Rośnie zakres pracy liniowej , lecz zmniejsza się wzmocnienie . Współczynnik tłumienia sygnału jest ograniczony napięciem odkładającym się na rezystorze

R _E . W miarę wzrostu tej rezystancji musimy zwiększać napięcie zasilania w celu utrzymania właściwej wartości prądu ,dlatego stosuje się źródło prądowe o dużej rezystancji wyjściowej .Na podstawie obliczeń możemy powiedzieć ,że wzmocnienie przy obciążeniu liniowym i prądzie I_E=1,5 mA , R_E=1.5 mA wynosi około 25 [V/V]. Przy prądzie I_E=0.5mA układ nie pracował ze względu na uszkodzenie . Przy obciążeniu dynamicznym o wartości 2k wzmocnienie wzrosło do 51 [V/V] , a przy 20k do 450 [V/V]. Stwierdzamy zatem , że stosowanie obciążeń dynamicznych znacznie poprawia wzmocnienie .

Na podstawie charakterystyk przejściowych stwierdzić można ,że dla I_E=0.5mA nasza charakterystyka jest bardzo zaszumiona i jej amplituda jest bardzo mała . Dla I_E=1,5 mA , R_E=1.5 mA i bazie tranzystora B2 zwartej do masy charakterystyki są mniej ostre i po zwiększeniu czułości charakterystyki stały się bardziej zaokrąglone. W przypadku , gdy B2 ma pewien potencjał , wtedy charakterystyka jest liniowa w strefie przełączania . W przypadku analizy wzmacniacza różnicowego jako układu analogowego do mnożenia stwierdzić można , ze przy stosowaniu obciążenia w postaci rezystancji dynamicznej głębokość modulacji sygnału jest mniejsza , w stosunku do obciążeń liniowych.

---