LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI

Skład grupy: 1. Kaliciak Marcin 2 Gil Dawid 3.Zientek Maciej	Ćwiczenie nr 2 Temat: Wzmacniacz WE Data: 21.XII.2009
Prowadzący zajęcia: dr inż. Piotr Madej	Wydział Elektryczny Kierunek: Elektrotechnika Rok: 2 Grupa II	Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

• Zaprojektować wzmacniacz w układzie WE bez C_E. Wyznaczyć doświadczalne parametry robocze układów : V_E , V_B ,V_C , F_śr , U_omax ,U_oi, U_o, U_i , f_g , f_d , R_we, R_wy

2. Spis przyrządów:

• Function Generator FG-8002

• PeakTech Oscyloskop 2020GN 20MHz

• Digital Multimetr METEX MXD-4660A

• Zasilacz stabilizowany typ ZSM-1/97

• Wzmacniacze wielostopniowe

3. Schemat oraz teoretyczne parametry układu:

Tranzystor T1 → BC548B npn Si :

U_CEO = 30 V, I_CM = 0,1 A; P_CM = 0,6 W; h_12e  0;

4. Pomiary i obliczenia napięć i prądów stałych w różnych stanach pracy tranzystora.

Warunki		Pomiary				Obliczenia				Uwagi
R1 Ω	R2 Ω	UCC V	VE V	VB V	VC V	UBEQ V	UCEQ V	ICQ mA	IEQ mA
100k	18k	17,898	1,919	2,576	9,020	0,657	6,444	1,89	1,919	Stan aktywny
∞	18k	17,898	0,01m	0,04m	17,890	0,03 m	17,890	1,70∙10^-3	1∙10^-5	Stan zatkania
100k	∞	17,898	3,280	3,991	3,329	0,711	0,049	3,1	3,280	Stan nasycenia

5. Ustalenie f_śr, U_0max i wzmocnień wzmacniacza k_u0, k_u

1. Tabela przy f_śr = 1,758 kHz, R_L=∞

U_0max=3,819V (maksymalna wartość skuteczna)

Lp.	U0 V	Ui V	ku V/V
1	3,060	0,671	4,560
2	2,277	0,497	4,581
3	1,530	0,331	4,622
4	0,748	0,154	4,857
5	0,377	0,092	4,098

k_u0 = k_u wynika to z przyjętego R_l =∞

Obliczenia:

k_uśr = 4,55 V/V

a1) Wykres zależności Uo=f(Ui)

2. Tabela przy f_śr =1,758 kHz, R_L=10kΩ

U_0max=3,097V (maksymalna wartość skuteczna)

Obliczenia:

k_uśr = 3,073 V/V

k_uośr = 4,517 V/V

b1) Wykres zależności Uo=f(Ui)

Poniższy obraz ściągnięty z ekranu oscyloskopu podczas pomiarów przedstawia zniekształcenie liniowej pracy układu polega na odcięciu wierzchołków sinusoidy. Zdjęcie do układu dla którego zostały wykonane tabele i wykresy w punkcie 5.

6. Pomiar rezystancji wejściowych i wyjściowych.

1. Pomiar rezystancji (R_i) wejściowej wzmacniacza z dodatkowym R_d=4,7 kΩ.

U_0a = 1,833 V przy R_L=∞ R_d=0

U_0b = 1,375 V przy R_L=∞ R_d=4,7 kΩ

U0a V	Rd kΩ	U0b V	Ri kΩ
1,833	4,7	1,375	14,11

b)Pomiar rezystancji (R₀) wyjściowej z dodatkowym rezystorem R_L=10 kΩ

Do obliczenia rezystancji wyjściowej R₀, wykorzystaliśmy poniższy wzór, k_u i k_u0 są wartościami średnimi pomiarów tych wartości.

Dane: R_L = 10kΩ; k_uośr = 4,52 V/V; k_uśr = 3,07 V/V

Po przekształceniu:

7. Pomiary właściwości częstotliwości wzmacniacza: częstotliwości granicznych f_d i f_g , pasma przewodzenia Δf, przesunięć fazowych φ dla f_d i f_g.(Pomiar wykonywany z rezystorem Rd)

Częstotliwość graniczna	Częstotliwość graniczna (odczyt z multimetru) kHz	Pasmo przenoszenia Δf= fg- fd kHz	Pomiary φd i φg z obrazu oscyloskopowego metodą elipsy			Przesunięcie fazowe ∆φ dla fd i fg
												∆φ dla fd	∆φ dla fg
						b dz	B dz	φ^o stopnie	41,8	46,2
Dolna fd	0,04		92,59	2,4	3,6	222
Górna fg	92,63			2,6	3,6	134

Obliczenia:

Δf= f_g- f_d

Δf=(92,63-0,04)=92,59Hz

Przesunięcie fazowe dla f_g :

Przesunięcie fazowe dla f_d :

Teoretyczna zależność f_śr≈(f_d*f_g)^0,5

1,758 kHz ≈( 0,04kHz * 92,63 kHz ) ^0,5

1,758 kHz ≈ 1,924 khz

8. Wnioski

Porównanie parametrów teoretycznych do wyników otrzymanych pomiarów w stanie aktywnym.

W trakcie wykonywania pomiarów mieliśmy do czynienia ze wzmacniaczem napięciowym. W jego budowie możemy zauwazyć zarówno wejściowy jak i wyjściowy kondensator, z czego wnioskujemy że jest to wzmacniacz prądu przemiennego. Jest on szerokopasmowy i z pewnością będzie działał poprawnie przy częstotliwościach akustycznych. Rezystory
i
mają za zadanie polaryzowanie odpowiednim napięciem baze, tak aby tranzystor był w stanie aktywnym.

Warto zauważyć, że w tym przypadku temperatura nie ma znaczenia i nie wpływa ona znacząco na pomiary.

Wartości naszych pomiarów są bliskie obliczeniom teoretycznym, co pokazuje, że pomiary były dość dokładne.

	Ucc V	V	V	V	UBEQ V	UCEQ V	ICQ mA	IEQ mA	k u V/V	k uo V/V
Obliczenia teoretyczne	18,0	2,01	2,75	8,60	0,65	6,6	2	2,01	-4,49	-4,7	15,25	4,7
Pomiary	17,9	1,92	2,58	9,02	0,66	6,4	1,89	1,92	4,55	4,55	14,1	4,7
					Z obciążeniem RL=10kΩ				3,07	4,52

Nasz układ zapewnia dość duże wzmocnienie napięciowe i prądowe. W zakresie małych i średnich częstotliwości przy obiciążeniu rezystancyjnym odwracana jest faza sygnału wejściowego o 180 stopni co można zauważyć na ekranie oscyloskopu.

Jeśli chodzi o pomiar samego k _uo jest to wzmocnienie prądu maksymalnego, którego utrzymanie nie jest możliwe, natomiast można zauważyć, że obciążenie R_L znacznie wpływa na wzmocnienie.

Zachowana jest teoretyczna zależność f_śr≈(f_d*f_g)^0,5 , co wskazuje na prawidłowe wyniki z zakresu wyznaczenia częstotliwości górnej i dolnej.

• Politechnika Wrocławska

U_cc = 18V

R₁=82kΩ

R₂=15kΩ

R_c=4,7kΩ

R_e=1kΩ

C₁=330nF

C₁=100nF