Pracownia urządzeń mechatronicznych
Data:
Klasa:
Uczestnicy:

1. Cel ćwiczenia

Poznanie rodzajów wzmacniaczy, ich parametrów: pasmo przenoszenia, napięcie przesterowania, moduły impedancji wejściowej i wyjściowej.

2. Spis przyrządów

-generator funkcyjny;

-wzmacniacze tranzystorowe;

-oscyloskop.

3. Schemat układów wzmacniaczy

4. Badanie wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera OE.

4.1. Pomiar charakterystyki dynamicznej i napięcia przesterowania.

Należy połączyć układ według poniższego schematu:

4.1.11 Tabela pomiarowa:

Lp.	f=1kHz
	Uwe
	mV
1	10
2	20
3	30
4	40
5	50
6	60
7	70
8	83,5
9	100
10	150
11	200
12
13

Up = 83, 5 [mV]

$$Ku = \frac{\text{Uwy}}{\text{Uwe}} = \frac{124}{10} = 12,4\ \lbrack\frac{V}{V}\rbrack$$

Ku_dB = 20logKu = 21, 86 [dB]

4.1.2. Wykres charakterystyki Uwy = f (Uwe) dla f=const.

4.2. Pomiar charakterystyki amplitudowej i pasma przenoszenia wzmacniacza.

Połączyć układ według schematu

4.2.1. Tabela pomiarowa.

Lp	Uwe = 32,6 mV
	f
	Hz
1	8
2	13
3	20
4	29
5	36
6	49
7	65
8	89
9	140
10	300
11	650
12	1,15kHz
13	3,2
14	6,5
15	17
16	35
17	87
18	203
19	214
20	312
21	416
22	512
23	629
24	750
25	999
26	1354
27	2203

Pasmo przenoszenia wynosi od 65 [Hz] do 416 [kHz].

4.2.2. Wykres charakterystyki amplitudowej wzmacniacza OE:

4.3. Pomiar |Z_we| przy f=1kHz:

Należy połączyć układ według poniższego schematu:

W celu wyznaczenia |Z_we| należy zmierzyć napięcie U_wy1 przy zwartym oporniku R. Następnie podłączyć opornik R o znanej wartości i zmierzyć U_wy2.

U_wy1 = 240 [mV]

U_wy2 = 157 [mV]

R= 2 [kΩ]

$$\frac{|Z_{\text{we}}|}{R + |Z_{\text{we}}|} = \frac{U_{\text{wy}}2}{U_{\text{wy}}1}$$

$$\frac{|Z_{\text{we}}|}{2 \bullet 10^{3} + |Z_{\text{we}}|} = \frac{0,157}{0,24}$$

(2•10³+|Z_we|) • 0, 157 = 0, 24|Z_we|

0, 314 • 10³ + 0, 17|Z_we| = 0, 24|Z_we|

1, 41|Z_we| = 0, 314 • 10³

|Z_we| = 222, 69 [Ω]

4.4. Pomiar modułu impedancji wyjściowej |Z_wy| przy f=1kHz.

Należy połączyć układ według poniższego schematu:

W tym celu należy zmierzyć napięcie U_wy1 przy odłączonym oporniku. Następnie podłączyć opornicę dekadową R i tak nią regulować, aby $U_{\text{wy}}2 = \ \frac{U_{\text{wy}}1}{2}$. Wartość oporu wskazywaną przez opornicę dekadową jest równa |Z_wy|.

U_wy1 = 400 [mV]

U_wy2 = 157 [mV]
R = |Z_wy| = 2 [kΩ]

4.5. Wnioski:

-Wzmacniacz charakteryzuje się dużą impedancją wyjściową i niską impedancją wejściową.

-Wzmacniacz tranzystorowy w układzie OE przesuwa fazę o 180 stopni.

-Wzmacniacz OE ma węższe pasmo przenoszenia w porównaniu ze wzmacniaczem OC.

- Charakteryzuje się niskim wzmocnieniem prądowym i napięciowym.

-Wyniki są zgodne z założeniami teoretycznymi.

6. Badanie wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnej bazy OC.

6.1. Pomiar charakterystyki dynamicznej i napięcia przesterowania.

Należy połączyć układ według poniższego schematu:

6.1.1. Tabela pomiarowa:

Lp.	f=1kHz
	Uwe
	mV
1	100
2	200
3	300
4	400
5	500
6	600
7	700
8	800
9	900
10	1000
11	1500
12	2000
13	3000

Up =      1100[mV]

$$Ku = \frac{\text{Uwy}}{\text{Uwe}} = \ \ \ \ \ \frac{100}{104} = 0,961\ \lbrack\frac{V}{V}\rbrack$$

Ku_dB = 20lgKu = −0, 34 [dB]

6.1.2. Wykres charakterystyki Uwy = f (Uwe) dla f=const.

­

6.2. Pomiar charakterystyki amplitudowej i pasma przenoszenia wzmacniacza.

Połączyć układ tak jak w punkcie 6.1.

6.2.1. Tabela pomiarowa:

Lp	Uwe = 1000 mV
	f
	Hz
1	7
2	10
3	16
4	27
5	129
6	197kHz
7	414
8	683
9	905
10	1228
11	1440
12	1883

Pasmo przenoszenia wynosi od 10 Hz do 905 kHz.

6.2.2. Wykres charakterystyki amplitudowej wzmacniacza OC:

6.3. Pomiar |Z_we| przy f=1kHz:

Należy połączyć układ według poniższego schematu:

W celu wyznaczenia |Z_we| należy zmierzyć napięcie U_wy1 przy zwartym oporniku R. Następnie podłączyć opornik R o znanej wartości i zmierzyć U_wy2.

U_wy1 = 1000[mV]

U_wy2 = 500[mV]

R= 30 [kΩ]

$$\frac{|Z_{\text{we}}|}{R + |Z_{\text{we}}|} = \frac{U_{\text{wy}}2}{U_{\text{wy}}1}$$

$$\frac{|Z_{\text{we}}|}{30 \bullet 10^{3} + |Z_{\text{we}}|} = \frac{0,5}{1}$$

(30•10³+|Z_we|) • 0, 5 = |Z_we|

15 • 10³ + 0, 5|Z_we| = |Z_we|

0, 5|Z_we| = 15 • 10³

|Z_we| = 30 [kΩ]

6.4. Pomiar modułu impedancji wyjściowej |Z_wy| przy f=1kHz.

Należy połączyć układ według poniższego schematu:

W tym celu należy zmierzyć napięcie U_wy1 przy odłączonym oporniku. Następnie podłączyć opornicę dekadową R i tak nią regulować, aby $U_{\text{wy}}2 = \ \frac{U_{\text{wy}}1}{2}$. Wartość oporu wskazywaną przez opornicę dekadową jest równa |Z_wy|.

U_wy1 = 860[mV]

U_wy2 = 429 [mV]
R = |Z_wy| = 200 [Ω]

6.5. Wnioski:

- Wzmacniacz charakteryzuje się wysoką impedancją wejściową oraz bardzo niską impedancją wyjściową.

-Wzmacniacz ten posiada szersze pasmo przenoszenia w porównaniu ze wzmacniaczem w układzie OE.

- Wzmacniacz tranzystorowy w układzie OC nie przesuwa fazy.

- Posiada wzmocnienie prądowe, a wzmocnienie napięciowe przyjmuje wartości mniejsze od jedności.

-Jego inna nazwa to wtórnik emiterowy, często stosowany jest jako bufor.

-Wyniki pomiarów są zgodne z założeniami teoretycznymi.

7. Porównanie wzmacniaczy w układach OE, OB. i OC.

7.1. Tabela:

Układ	Up	Pasmo przenoszenia	|Zwe|	|Zwy|
	mV, V	Hz	Ω	Ω
OE	83,5 [mV]	65[Hz] – 416[kHz]	222,69	2k
OB	-	-	-	-
OC	1,1 [V]	10[Hz] – 905[kHz]	30k	200

7.2. Wnioski:

Z powodu niedociągnięć z zakresu przygotowania członków grupy nie udało nam się dokonać pomiarów na wzmacniaczu tranzystorowym OB.

Porównując zatem wzmacniacze w układach OE i OC, można stwierdzić, że lepszymi parametrami dysponuje wzmacniacz tranzystorowy w układzie OC, tzn. posiada on znacznie szersze pasmo przenoszenia, wysoką impedancję wejściową i bardzo niską impedancję wyjściową. Jednak we wzmacniaczach napięciowych małej częstotliwości tranzystory pracują z reguły w układzie wspólnego emitera OE, ponieważ ten układ odznacza się dużym wzmocnieniem napięciowym i prądowym oraz zbliżonymi do siebie wartościami rezystancji wejściowej i wyjściowej.