POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Energoelektroniki i Sterowania
Laboratorium Elektroniki Analogowej i Cyfrowej Temat ćwiczenia :Tranzystorowy wzmacniacz różnicowy
Studia stacjonarne Mechatronika Nr grupy : MCHT3
Uwagi :

We wzmacniaczu różnicowym oba tranzystory pracują w stanie aktywnym. Jego zasada działania jest następująca. Zakładamy, że napięcie U_B2 tranzystora T₂ nie ulega zmianie (np. jest równe zeru). Sygnał wejściowy jest podawany na bazę tranzystora T₁. Wzrost napięcia U_b1 powoduje wzrost napięcia na emiterze U_e1 a tym samym zmniejszenie napięcia baza-emiter U_be2 Skutkiem tego następuje zmniejszenie prądu i_e2 i prądu i_c2 tranzystora T ₂ oraz zwiększenie prądu i_el i prądu i_cl tranzystora T _l. W wyniku tego zmniejsza się napięcie u_c1 tranzystora T₁. Zatem napięcie u_c1 jest odwrócone w fazie względem napięcia wejściowego U_bl.
Zmniejszenie wartości prądu płynącego przez kolektor tranzystora T₂ (i₀ = i_cl + i_c2), powoduje z kolei wzrost napięcia u_c2 na kolektorze tego tranzystora. Napięcie u_c2 jest zgodne w fazie z napięciem wejściowym u_b2.

1.Charakterystyka przejściowa UwyR = f(UweR) dla układu z rezystorem w obwodzie emiterów i obciążeniem rezystancyjnym:

Przebieg charakterystyki przejściowej stabilizuje się przy około Uwer=∓0,6V i Uwy=∓15V. Zmiana Uwyr jest liniowa. Uwyr ma zawsze przeciwny zwrot do Uwer.

2. Charakterystyka przejściowa UwyR = f(UweR) dla układu z źródłem prądu w obwodzie emiterów i obciążeniem rezystancyjnym:

Przebieg charakterystyki przejściowej stabilizuje się przy około Uwer=∓0,5V i Uwy=∓12V .

3. Charakterystyka przejściowa UwyR = f(UweR) dla układu z źródłem prądu w obwodzie emiterów i obciążeniem w postaci źródeł prądu:

UwyR ma wyraźnie ostrzejszy przebieg niż poprzednie charakterystyki.

4. Charakterystyka przejściowa UwyR = f(UweS) dla układu z rezystorem w obwodzie emiterów i obciążeniem rezystancyjnym:

Po zmianie układu charakterystyka jest przesunięta względem Uwes i Uwyr .Dzięki dokładnym pomiarom widoczne są przesterowania niewystępujące w poprzednim układzie.

5. Charakterystyka przejściowa UwyR = f(UweS) dla układu z źródłem prądu w obwodzie emiterów i obciążeniem rezystancyjnym:

Napięcie wyjścia zmienia się w niewielkim stopniu i oscyluje z powodu małej dokładności miernika i trudnego ustalenia dokładnej wartości Uwes. Charakterystyka w przeciwieństwie do poprzednich rośnie wraz ze wzrostem Uwes.

6. Charakterystyka przejściowa UwyR = f(UweS) dla układu z źródłem prądu w obwodzie emiterów i obciążeniem w postaci źródeł prądu:

UwyR rośnie wraz z UweS i nigdy nie osiąga wartości nieujemnej. Wysokie oscylacje, mogą być błędem podczas pomiarów.

7.Wyznaczone wzmocnienie odpowiadajace zmianie napiecia róznicowego:

KuR =UwyR/UweR|UweS=const:

Kur
A
-14,01
-17,5125
-23,33333333
-29,5
-30,55
-29,5
-28,775
-23,61666667
-17,975
-14,5

8.Wyznacznone wzmocnienie sygnału wspólnego:

KuS =UwyR/UweS|UweR=0:

Kus
A
-0,97
-1,225
-1,65
-0,2525
-0,51
0,525
0,265
0,18
0,13625
0,111

9.Wyznaczony współczynnik tłumienia sygnału wspólnego (ang.: CMRR - Common Mode Rejection Ratio):

CMRR =KuR/KuS

CMRR
A
14,4433
14,29592
14,14141
116,8317
59,90196
-56,1905
-108,585
-131,204
-131,927
-130,631

10.Wnioski:

1. Tranzystorowe źródła prądowe wyraźnie stabilizują napięcie na wzmacniaczu różnicowym, jednocześnie zmniejszając wartość napięcia wyjściowego różnicowego.

2. Źródło prądu w układzie emiterów zwiększa tłumienie sygnału wspólnego, a dodanie obciążenia w postaci źródła prądu znacznie zmniejsza tłumienie.

3. Część danych może być błędna z powodu błędnego zapisu lub niedokładności pomiarów.

4. Przy budowie wzmacniaczy różnicowych dąży się do uzyskania dużego wzmocnienia różnicowego Kur, dużego współczynnika tłumienia sygnału sterującego, dużej rezystancji wejściowej oraz małych sygnałów niezrównoważenia i ich dryftów. Poprawa parametrów wzmacniacza wymaga zwiększenia współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystorów βo, rezystancji Re i rezystancji Rc.