Pomiar charakterystyk amplitudowych w zakresie dolnych częstotliwości.
Dla wzmacniacza w układzie odniesienia (kolor czarny na wykresie) wzmocnienie skuteczne wynosi 7,8 [V/V], natomiast częstotliwość graniczna dolna odczytana z wykresu jest równa 300Hz.
Po zmniejszeniu rezystancji generatora (kolor czerwony na wykresie) wzmocnienie skuteczne wzrosło ponad 2 razy i jest równe 16,6 [V/V], wzrosła również częstotliwość graniczna dolna do 460Hz.
Zmniejszenie pojemności sprzęgającej w obwodzie wejściowym (kolor granatowy na wykresie) w stosunku do układy odniesienia nie zmienia wzmocnienia napięciowego skutecznego, powoduje jednak wzrost częstotliwości granicznej dolnej do 620Hz. Skompensowanie wpływu zmniejszenia pojemności sprzęgającej poprzez zmniejszenie wartości pojemności CF (kolor zielony na wykresie) przyczyniło się do zmalenia częstotliwości granicznej dolnej przy zachowaniu takiego samego wzmocnienia napięciowego skutecznego w porównaniu do poprzedniej wartości, i wynosi teraz 310Hz więc jest prawie taka sama jak częstotliwość graniczna dolna w układzie odniesienia.
Poprzez jeszcze większe zmniejszenie wartości pojemności CF uzyskaliśmy przekompensowanie spadku wzmocnienia, powoduje to zmniejszenie częstotliwości granicznej dolnej do 220Hz jednak występuję również podbicie charakterystyki, które osiąga maksimum dla 800Hz.
Wszystkie wyżej opisane czynności zmieniają stałą czasową „tał” obwodu wejściowego która ma wpływ na częstotliwość graniczną dolną zgodnie ze wzorem. Widzimy jednak, że dobierając odpowiednie wartości pojemności CF możemy kompensować wpływ zmniejszenia pojemności sprzęgającej. Musimy tylko uważać, bo dla zbyt małych wartości CF występuje przekompensowanie co objawia się podbiciem charakterystyk. Możemy jednak wykorzystać to zjawisko gdy np. we wzmacniaczach akustycznych chcemy uzyskać podbicie dla niskich częstotliwości czyli basów.
Drugi arkusz:
W tym punkcie zmienialiśmy parametry obwodu emiterowego, który również ma wpływ na częstotliwość graniczną dolna. Kolorem czarnym została wyrysowana charakterystyka dla wzmacniacza w układzie odniesienia. Następnie zmieniając wartość pojemności w obwodzie emiterowym widzimy, że charakterystyka zaczyna wcześniej opadać, a jej częstotliwość gr. dolna wynosi 710Hz. Po skompensowaniu wpływu zmniejszenia pojemności obwodu emiterowego poprzez zmniejszenie wartości pojemności CF udało się zmniejszyć w porównaniu do wcześniejszego punktu częst. gr. do 380Hz. Jednak zbyt mała pojemność CF powoduje przekompensowanie co widać na wykresie znacznym podbiciem charakterystyki dla której wartość cz.gr. dolnej wynosi 130Hz. Warto zauważyć, że w/w zmiany nie powodują zmiany wartości wzmocnienia napięciowego skutecznego.
Trzeci arkusz:
Tutaj również kolorem czarnym została wyrysowana charakterystka dla wzmacniacza w układzie odniesienia. Po zmianie punktu pracy z Ic=1mA oraz Uce=11V na Ic=3,5mA przy tym samym napięciu Uce=11V, uzyskaliśmy wzrost wzmocnienia napięciowego skutecznego z 7,8 do 12,9 jednak częstl. Gr. dolna zmieniła się z 300Hz na 500Hz. Po zastosowaniu ujemnego sprzężenia zwrotnego poprzez dodanie rezystora Rf nastąpił spadek wzmocienia napięc. skuteczn. oraz zmalała czest. Gr. dolna. Gus spadło prawie dwukrotnie, z 7,8 na 4 tak samo czest. Gr. dolna, z 300Hz na 150Hz. Potwierdza to zasade wymiany wzmocniania na pasmo.
Charakterystki dla gornych czestotliwosci.
Pierwszy arkusz:
Na wykresie 2.1 widzimy wykreslona charakterystyke dla wzmacniacza w ukladzie odniesienia (kolor czarny), dla ktorego Gus=7,8 [V/V] a czest. Gr. gorna 210kHz.
Po zmianie punktu pracy charakterystyka zaczyna opadacz wczesniej a jej czest. Gr. gorna zmalała do 180kHz. Wzrostło natomiast Gus do 12,8V/V. Po zastosowaniu ujemnego sprzęzenia zwrotnego poprzez dodanie rezystora Rf, Gus zmalalo prawie dwukrotnie do wartosci 4V/V, natomiast zyskalismy na czestotliwosci gornej która wynosi w tym ukladzie 380kHz. Nie jest to jednak optymalna wartosc, gdyz podowjnemu spadkowi wzmocnienia nie towarzyszy podwojny wzrost czest. Gornej. Aby to uzyskac, wprowadzamy optymalna pojemnosc korekcjii sprzezenie zwrotnego poprzez dodanie kondensatora Cf. Gus pozostalo takie jak poprzednio, natomiast charakterystyka jest bardziej plaska co spowodowalo zmiane czestotliwosci gornej na 600hKz, a wiec prawie 3razy wieksza niż dla ukladu odniesienia. Musimy jednak uwazac przy dopieraniu wartosci kondensatora Cf, gdyz dla za duzych wartosci wystapi przekompensowanie co objawi się podbiciem charakterystyki. Zjawisko to możemy jednak wykorzystac np. we wzmacniaczach akustycznych do regulacji wzmocnienia wysokich tonow czyli sopranow.
Drugi arkusz:
Drugim punktem tej czesci cwiczenia było wprowadzanie korekcji bazowej. Na wykresie 2.2 zostala narysowana charakterystyka dla ukladu odniesienia. Po zmniejszeniu rezystancji generatora uzyskalismy ponad dwukrotny wzrost Gus oraz ponad 4krotny wzrost czest. Gornej, która obecnie wynosi 900kHz. Po stlumieniu obwodu wejsciowego poprzez dodanie rezystancji Rs Gus spadlo ponad 5krotnie (z 7,8 na 1,5), natomiast czest gorna w porownaniu wynosi 1MHz. Po dodaniu szeregowo do rezystora Rs indukcyjnosci Lb (co nazwyane jest korekcja bazowa) otrzymujemy optymalna charakterystyke, a co za tym idzie ponowny wzrost czest. Gornej która teraz wynosi 1,8Mhz, oznacza to ze jest ponad 8 razy wieksza niż w ukladzie odniesienia, ale co za tym idzie Gus wynosi tylko 1,5 co w porownaniu do ukladu odniesienia daje ponad 5razy mniej. Tak jak wczesniej, tak i tutaj trzeba uwazac przy doborze wartoscy indukcyjnosci Lb, gdyz dla zbyt duzych wartosci nastapi przekompensowanie a tym samym podbicie charaterystyk.
Arkusz trzeci:
Wykres 2.3 przedstawia rodzine charakterystyk dla wprowadzenia korekcji kolektorowej. Na czarno wyrysowano w celu porowanania wzmacniacz w ukladzie odniesienia. Po wprowadzaniu korekcji kolektorowej poprzez dodanie do kolektora indukcujnosci Lk charakterystyka staje się bardziej plaska, a jej czestotliwosci graniczna wynosi 410kHz, przy takim samym Gus jak dla ukl. Odniesienia. Po raz kolejny zastosowanie zbyt duzej wartosci Lk powoduje przekompensowanie i podbicie charakterystyki.
Znieksztalcenia grzbietu.
Arkusz1:
Do badania zniekształceń grzbietu impulsu używamy takich samych ustawień jak przy pomiarach charakterystych w zakresie dolnych częstotliwości.
Na wykresie 3.1 na czarno została wykreślona charakterystyka czasowa dla układu odniesienia. Widać, że występują zniekształcenia grzbietu, czyli tzw. Zwis, który wynosi 26,8%. Jest to spowodowane ładowaniem się pojemności w obwodzie wejściowym, a tym samym zmniejszeniem napięcia Ube.
Dla zmniejszenia rezystancji generatora wartość zwisu wzrosła do 36%. Jeszcze większą wartość zwisu powoduje zmniejszenie pojemności sprzęgającej w obwodzie wejściowym, i dla takiego układu zwis wynosi 54,4%. Aby temu zapobiec możemy zmneijszyć wartość kondensatora CF co prowadzi do zmniejszenia wartosci zwisu do 30,4% co jest porównywalne z wartoscia zwisu dla ukladu odniesienia. Jednak zbyt mała wartosc pojemnosci CF powoduje przekompensowanie i w naszym przypadku zwis ma wartosc -13% co jest widoczne na wykresie.
Arkusz2:
Na wykresie 3.2 widac rodzine charakterystyk dla ukladu odniesienia oraz przy zmienach w obwodzie emiterowym. Po zmniejszeniu pojemnosci w tym obwodzie zwis znacznie wzrósł i wynosi az 53%. Aby go zmniejszyc, zmniejszamy wartosc pojemnosci CF co przynosi efekt i zwis w tym ukladzie wynosi 29,9% co jest bardzo przyblizeone do ukladu odniesienia. Po raz kolejny należy uwazac na dobór wartosci rezystancji CF, gdyz zbyt mala wartosc prowadzi do przekompensowania a tym samym do zmiany wygladu charakterystki gdzie zwis jest ujemny i wynosi -18%.
Arkusz3:
Na wykresie 3.3 tak jak poprzednio widac charakterystyke czasowa dla ukladu odniesienia, a także dla zmienionego punktu pracy oraz po wprowadzaniu ujemnego sprzezenia zwrotnego. Zmiana punktu pracy powoduje zwiekszenie zwisu do 45,2%, natomiast ujemne sprzezenie zwrotne zmniejsza wartosc zwisu do 16,8%. Musimy jednak pamietac, że ujemne sprzezenie zwrotne zawsze powoduje spadek wzmocnienia skutecznego, co zostalo opisane wczesniej.
Znieksztalcenia czola.
Arkusz1:
Do badania zniekształceń czoła impulsu używamy takich samych ustawień jak przy pomiarach charakterystych w zakresie górnych częstotliwości.
Na wykresie 4.1 jak zawsze na czarno została wyrysowana charakterystyka czasowa dla ukladu odniesienia. Jej czas narastania, (czyli czas od momentu kiedy charakterystyka osiaga 10% wartosci max. Az do momentu kiedy char. Osiaga 90% wartosci max.) wynosi 1,36us. Zmiana punktu pracy zwieksza ten czas do warotsci 1,95us. Kolejnym krokiem było zastsowanie ujemnego sprzężenia zwrotnego co zmniejszylo czas narastania do 0,86us. Po wprowadzaniu optymalnej pojemnosci korekcjii sprzężenia emiterowego czas narastania wynosi jedynie 0,52us, jednak na wykresie widać już lekko pojawiające się zniekształcenia. Zniekształcenia te są znacznie większe po wprowadzeniu zbyt duzej wartosci pojemnosci Cf.
Arkusz2:
Wykres 4.2 przedstawia charakterystyki dla ukladu odniesienia oraz po wprowadzeniu zmian w obwodzie wejsciowym. Zmniejszenie rezystancji generatora spowodowało znacznie szybszy wzrost charakterystyki i zmniejszenie czasu narastania 0,30us. Po dodaniu rezystora Rs czyli po stlumieniu obwodu wejsciowego czas ten jeszcze nieznacznie zmalal i wynosi 0,28us. Zastosowanie optymalnej korekcji bazowej zapewnia jeszcze szybszy wzrost charakterystyki i wartosc czasu narastania wynosi zaledwie 0,15us, jednak widoczne już są zniekształcenia. Tak samo po przekompensowaniu korekcji bazowej czas narastania znowu zmalal, z tym, że teraz pojawiające się oscylacje są jeszcze większe.
Arkusz3:
Wprowadzenie korekcji kolektorowej zmniejsza czas narastania z 1,35us do 0,69us, ale wynikiem ubocznym tego zabiegu jest powstanie nieduzych oscylacji. Po przekompensowaniu korekcji bazowej, czas narastania jeszcze zmalal, jednak powstale oscylacje są bardziej znaczace niż poprzednio.