Jednostopniowy wzmacniacz tranzystorowy

ĆWICZENIE 7
Jednostopniowy wzmacniacz tranzystorowy
I . Cel ćwiczenia
Montaż jednostopniowego wzmacniacza tranzystorowego na podstawie wykonanego
wcześniej projektu. Badanie i analiza właściwości wykonanego wzmacniacza. Obserwacja
wpływu ujemnego sprzężenia zwrotnego na pracę wzmacniacza.
II. Układ pomiarowy
Wszystkie pomiary należy wykonać z wykorzystaniem obwodu drukowanego
przedstawionego na rysunku poniżej (rys. 1).
Rys. 1. Płytka drukowana „Wzmacniacz tranzystorowy” (skala 2:1)
Schemat ideowy wzmacniacza przedstawiono na rys. 2.
Rys. 2. Schemat ideowy wzmacniacza tranzystorowego
1
Generator należy podłączać bezpośrednio do wejścia „WE”. Sygnał przed podaniem na
wejście wzmacniacza jest wstępnie tłumiony w dzielniku rezystancyjnym (w stosunku około
1:10), złożonym z rezystorów RD1 = 91 Ω i RD2 = 10 Ω pozwalającym na pomiary
z większymi amplitudami sygnałów wejściowych. Dzielnik ten nie stanowi części
wzmacniacza, co należy uwzględnić w pomiarach poprzez założenie, że napięcie wejściowe
wzmacniacza jest około 10 razy mniejsze niż generatora.
Rezystor RG znajdujący się za dzielnikiem modeluje rezystancję wyjściową generatora
(zadaną w założeniach projektowych). Rezystancję RG można zwierać za pomocą zworki Z1.
Druga zworka Z2 służy do podłączenia rezystancji obciążenia RL.
W układzie przewidziano możliwość ograniczania pasma wzmacniacza poprzez
dołączenie pomiędzy kolektor i bazę tranzystora dodatkowej pojemności CD.
III. Przebieg ćwiczenia
1. Pomiary statyczne układu. Punkt pracy tranzystora.
a) przed zmontowaniem wzmacniacza zmierzyć wartości rezystancji i pojemności
stosowanych we wzmacniaczu (wypełnić tabelę 1),
b) zmierzyć wartość wzmocnienia prądowego h21 tranzystora multimetrem
dostępnym na stanowisku (wynik zapisać do tabeli 1),
c) po zmontowaniu układu i zasileniu wzmacniacza, przed podaniem sygnału
wejściowego zależy zmierzyć punkt pracy tranzystora:
- napięcie UCEQ,
- napięcie UBEQ,
- prąd kolektora ICQ (zmierzyć spadek napięcia na rezystorze RC i skorzystać
z prawa Ohma).
Uwaga! Aby pomiary parametrów dynamicznych były przeprowadzone poprawnie,
amplituda sygnału sterującego powinna być dobrana tak, aby napięcie wyjściowe
wzmacniacza było niezniekształcone (czysta sinusoida).
2. Pomiary parametrów dynamicznych wzmacniacza bez sprzężenia zwrotnego (z
kondensatorem CE). Wyniki zapisujemy w tabeli (tab. 2)
a) dla zakresu średnich częstotliwości (w praktyce kilka kHz) regulując amplitudę
sygnału wejściowego, określić wartość maksymalnej, niezniekształconej
amplitudy napięcia na obciążeniu układu uWYmax,
b) zmierzyć wzmocnienie napięciowe skuteczne wzmacniacza
=
uwzględniając dzielnik RD1, RD2,
c) zwierając rezystor RG za pomocą zwory (Z1), ponownie zmierzyć uWY oraz uWE,
określić wzmocnienie napięciowe (nie skuteczne):
=
,
d) oszacować rezystancję wejściową wzmacniacza:
=
−
_
,
rwy_dzielnika – 10 Ω.
e) dokonać pomiaru napięcia wyjściowego przy załączonym i odłączonym (zworka
Z2) obciążeniu RL, oszacować wartość rezystancji wyjściowej rwy wzmacniacza
(dodatkowe informacje: instrukcja do ćwiczenia nr 6, punkt IV)
2
f) zmieniając częstotliwość generatora określić częstotliwości graniczne (-3 dB):
dolną fd i górną fg wzmacniacza; pomiar napięcia wyjściowego przeprowadzić za
pomocą oscyloskopu, przy czym sonda powinna mieć włączony dzielnik 1:10 (ze
względu na jej pojemność własną, która wpływa na górną częstotliwość graniczną
wzmacniacza),
3. Pomiary z punktu 2 powtórzyć dla układu ze sprzężeniem zwrotnym (wylutować
kondensator CE)
IV. Dodatki
Tab.1. Parametry elementów wzmacniacza
Wartość zadana lub obliczona
Element
Wartość zmierzona
Rezystor RG [kΩ]
Rezystor RB1[kΩ]
Rezystor RB2[kΩ]
Rezystor RC [kΩ]
Rezystor RE [kΩ]
Rezystor RL [kΩ]
Kondensator C1 [nF]
Kondensator C2 [nF]
Kondensator CE [uF]
Tranzystor; h21e
Tab.2. Parametry wzmacniacza obliczone i zmierzone
Parametr
Wzmacniacz bez sprzężenia zwrotnego
(z CE)
Wartość zadana
Wartość zmierzona
lub obliczona
Wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym
(bez CE)
Wartość zadana
Wartość zmierzona
lub obliczona
UCEQ [V]
UBEQ [V]
ICQ [mA]
uWYmaxP-P [V]
kus[V/V]; dB
ku [V/V]; dB
fd [Hz]
fg [kHz]
rWE [kΩ]
rWY [kΩ]
3
V. Pytania kontrolne
1. Parametry robocze wzmacniacza w układzie wspólnego emitera.
2. Statyczna i dynamiczna prosta pracy.
3. Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na pracę wzmacniacza.
4. Wpływ dodatkowej pojemności CD na górną częstotliwość graniczną – efekt Millera.
Literatura
1.
2.
3.
4.
Z. Nosal, J. Baranowski, „Układy elektroniczne cz. I. Układy analogowe liniowe”, WNT Warszawa 1998
U. Tietze, Ch. Schenk, „Układy półprzewodnikowe”, WNT Warszawa 1996
A. Prałat [red.] „laboratorium układów elektronicznych. Część II”, Oficyna Wydawnicza PWr Wrocław 2001
A. Guziński, „Liniowe elektroniczne układy analogowe”, WNT Warszawa 1993
4