Politechnika Śląska w Gliwicach

Wydział Elektryczny

Laboratorium Elektroniki

WZMACNIACZ TRANZYSTOROWY

Sekcja 4:

1. Jarosław Wójtowicz

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, właściwościami i zasadą działania wzmacniaczy tranzystorowych. Należało również zaobserwować wpływ doboru punktu pracy tranzystora na zniekształcenia nieliniowe oraz wpływ sprzężenia zwrotnego na charakterystyki i parametry wzmacniacza.

2. UKŁAD POMIAROWY

W ćwiczeniu badany był wzmacniacz tranzystorowy jednostopniowy, pracujący w układzie OE bez sprzężenia zwrotnego oraz ze sprzężeniem zwrotnym.

Wyznaczane były charakterystyka częstotliwościowa oraz charakterystyka współczynnika wzmocnienia napięciowego. Zmieniane były opory w obwodzie emiter oraz otwierana i zamykana pętla sprzężenia zwrotnego.

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Dla ustalonego początkowo punktu pracy tranzystora stanowiącego element wzmacniający (częstotliwość f=1 [kHz], napięcie wejściowe U_WE=0,21 [V]) wyznaczamy charakterystyki napięcia wyjściowego w funkcji częstotliwości dla czterech przypadków:

1. R_E = 560 [Ω];

2. R_E = 560 [Ω] + sprzężenie zwrotne;

3. R_E = 30 [Ω];

4. R_E = 30 [Ω] + sprzężenie zwrotne.

Uzyskane wyniki zawarte są w poniższej tabeli.

Przypadek a)		Przypadek b)		Przypadek c)		Przypadek d)
f	UWY	f	UWY	f	UWY	f	UWY
[ Hz ] [Hz]	[ V ]	[ Hz ]	[ V ]	[ Hz ]	[ V ]	[ Hz ]	[ V ]
20	1,734	20	0,5	20	1,58	20	0,33
30	2,23	30	0,81	40	2,68	40	0,72
40	2,68	40	1,05	60	3,23	60	1,03
50	3,03	50	1,27	70	3,41	70	1,17
55	3,18	60	1,49	80	3,55	80	1,32
60	3,3	70	1,68	90	3,64	90	1,44
65	3,43	80	1,86	100	3,75	100	1,58
70	3,53	90	2,02	150	3,89	150	2,02
75	3,62	110	2,32	200	4,03	200	2,51
80	3,69	150	2,61	300	4,14	300	3,09
90	3,81	200	3,07	600	4,22	600	3,6
110	3,99	250	3,36	1000	4,25	1000	3,78
150	4,14	300	3,52	2000	4,27	2000	3,87
200	4,31	400	3,68	3500	4,19	3500	3,83
250	4,37	800	3,85	4500	4,11	4500	3,78
300	4,41	1000	3,87	5500	4,03	6000	3,68
400	4,44	2000	3,88	7000	3,87	7000	3,59
1000	4,45	3000	3,84	8000	3,74	10000	3,29
2000	4,42	3500	3,81	10000	3,51	20000	2,38
3000	4,36	4000	3,78	15000	3,09	25000	2,03
3500	4,32	5000	3,71	20000	2,56	30000	1,71
4500	4,24	6000	3,63	25000	2,11	50000	1,12
6000	4,08	7000	3,53	30000	1,79	100000	0,605
7000	3,96	9000	3,35	50000	1,13	---	---
9000	3,72	10000	3,15	100000	0,62	---	---
15000	3,18	20000	2,35	---	---	---	---
20000	2,52	25000	1,98	---	---	---	---
25000	2,09	30000	1,68	---	---	---	---
30000	1,7	60000	0,921	---	---	---	---
100000	0,61	100000	0,59	---	---	---	---

Współczynnik wzmocnienia napięciowego wyznaczono dla częstotliwości 1 [kHz]. Badanie zostało przeprowadzone dla samego układu wzmacniacza, układu ze sprzężeniem zwrotnym oraz dla układu z dodatkowym rezystorem w obwodzie emitera R=30 [Ω].

Wyniki przedstawione zostały w poniższej tabeli.

sam układ wzmacniacza		układ ze sprzężeniem		układ z rezystorem
UWE	UWY	UWE	UWY	UWE	UWY
[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ V ]
0,2133	4,46	0,2151	4,08	0,1463	5,29
0,1932	4,06	0,1904	3,63	0,1122	4,22
0,1765	3,72	0,1795	3,43	0,0954	3,62
0,153	3,24	0,1498	2,88	0,0776	2,97
0,1317	2,78	0,1313	2,53	0,0664	2,55
0,1126	2,4	0,1149	2,21	0,0387	1,49
0,0984	2,09	0,0964	1,86	0,0273	0,41
0,0775	1,65	0,0726	1,4	---	---
0,0396	0,84	0,0385	0,741	---	---

4. OBLICZENIA

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów możemy wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza (na podstawie charakterystyk) oraz jego współczynnik wzmocnienia.

Wartości napięć wyznaczających pasmo 3 dB są następujące. Dla układu z rezystancją R_E=560 [Ω] wynosi ono U=3,146 [V], dla układu z R_E=560 [Ω] i sprzężeniem U=2,743 [V], dla układu z R_E=30 [Ω] U=3,02 [V] i dla układu z R_E=30 [Ω] i sprzężeniem U=2,74 [V].

Na podstawie wykonanych wykresów i obliczonych napięć możemy wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza. I tak wynosi ono dla układu z rezystancją R_E=560 [Ω] około 15950 [Hz], dla układu z rezystancją R_E=560 [Ω] i sprzężeniem około14900 [Hz], dla układu z rezystancją R_E=30 [Ω] około 16450 [Hz], dla układu z rezystancją R_E=30 [Ω] i sprzężeniem około 16375 [Hz].

Współczynniki wzmocnienia badanego wzmacniacza są różne w każdej z jego konfiguracji i wynoszą odpowiednio:

• k_U=21,149 dla układu bez sprzężenia i dodatkowej rezystancji w obwodzie emitera;

• k_U=19,187 dla układu ze sprzężeniem zwrotnym;

• k_U=37,928 dla układu bez sprzężeni lecz z dodatkową rezystancją R=30 [Ω] w obwodzie emitera.

5. WNIOSKI

Pierwszą czynnością po przystąpieniu do wykonywania ćwiczenia było dobranie punktu pracy tranzystora. Punkt pracy ustalony został przy maksymalnym wzmocnienia wzmacniacza a przy minimalnym zniekształceniu sygnału wyjściowego.

Kolejno zdejmowane były charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe czterech układów . Na charakterystykach zaobserwować można wpływ sprzężenia zwrotnego na pasmo przenoszenia wzmacniacza i jego wzmocnienie. W teorii ujemne sprzężenie zwrotne zmniejsza wzmocnienie wzmacniacza, lecz zwiększa jego pasmo przenoszenia. Pokrywa się to po części z otrzymanymi wynikami. Zauważamy, iż sprzężenia powodowały zmniejszenie pasma przenoszenia przy jednoczesnym zmniejszeniu amplitudy sygnału. Mogło to być spowodowane nieodpowiednim doborem parametrów pozostałych elementów wzmacniacza, parametrami sprzężenia zwrotnego a także drobnymi błędami podczas wykonywania pomiaru oraz analizy wyników.

Następnym pomiarem było zdjęcie charakterystyki wzmocnienia napięciowego badanego układu. Obserwując wyniki możemy zauważyć, że wraz ze wzrostem napięcia wejściowego maleje wzmocnienie wzmacniacza przy zachowaniu stałej częstotliwości sygnału doprowadzonego na wejście.