ĆWICZENIE LABORATORYJNE TEMAT: Wyznaczanie parametrów i

ĆWICZENIE LABORATORYJNE
TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza
z tranzystorem bipolarnym (2 h)
1. WPROWADZENIE
Przedmiotem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania podstawowych
układów zasilania i stabilizacji punktu pracy oraz właściwościami wzmacniającymi
wzmacniaczy z tranzystorem bipolarnym. Ćwiczenie pozwala zapoznać się z podstawowymi
parametrami wzmacniaczy z tranzystorem w układzie OB, OE i OC.
2. ZAGADNIENIA TEORETYCZNE
W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z
następujących pozycji literaturowych:
1. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. – „Układy elektroniczne” WAT 1984, S45925 str. 96-128.
2. Lurch E. N. – „Podstawy techniki elektronicznej” Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str.
292-318 i 329-347.
3. Watson J. - „Elektronika” WKiŁ 1999, Syg. 55914, str. 136-148.
3. PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Narysować charakterystyki tranzystora bipolarnego.
Wymienić parametry graniczne tranzystora bipolarnego.
Narysować układy zasilania i stabilizacji punktu pracy tranzystora.
Narysować schemat wzmacniacza z tranzystorem w układzie OE, OB i OC.
Wymienić i omówić parametry i charakterystyki wzmacniacza.
Omówić właściwości wzmacniacza z tranzystorem w układzie OC.
Uwaga!
Zauważone błędy lub inne uwagi dotyczące instrukcji i ćwiczenia proszę kierować do
Wojciecha Pary tel. 6837845 lub [email protected]
4. PRZEBIEG ĆWICZENIA
4.1. Pomiar parametrów wzmacniacza w układzie OE z zasilaniem stałym prądem bazy
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 1.
VR4
1Μ Ω
+ 12V
R5
3,3kΩ
R1
47kΩ
A
We
C1
22 µF
A
Wy
Q1
Rys. 1. Schemat pomiarowy do wyznaczania parametrów wzmacniacza
B. Ustawienie i pomiar parametrów tranzystora w punkcie pracy
- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie kolektor – emiter
UCE=1/2UZ, zmierzyć i zapisać wartość napięcia UBE;
- włączyć amperomierz do pomiaru prądu bazy IB oraz prądu kolektora IC;
- zmierzyć wartość natężenia prądu kolektora IC i natężenia prądu bazy IB;
- odłączyć amperomierze z obwodu bazy i kolektora.
C. Pomiar współczynnika wzmocnienia napięciowego wzmacniacza
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia
wzmacniacza;
- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość
niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego
Uwy przerysować przebiegi.
D. Zadanie:
- obliczyć wartość wzmocnienia prądowego β =
KU =
U wy
U we
IC
, oraz wzmocnienie napięciowe układu
IB
.
4.2. Pomiary parametrów wzmacniacza z rezystorem RE
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 2.
VR4
1Μ Ω
+ 12V
R6
2,2kΩ
A
R1
47kΩ
A
We
C1
22 µF
Wy
Q1
VR1
1 kΩ
Rys. 2. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza z rezystorem RE
B. Ustawienie i pomiar parametrów tranzystora w punkcie pracy dla RE=0
- przyłączyć układ do napięcia zasilania UZ ale nie przyłączać źródła sygnału;
- ustawić wartość potencjometru VR1=0;
- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie kolektor – emiter
UCE=1/2UZ, zmierzyć i zapisać wartość napięcia UBE;
- włączyć amperomierz do pomiaru prądu bazy IB oraz prądu kolektora IC;
- zmierzyć wartość natężenia prądu kolektora IC i natężenia prądu bazy IB;
- odłączyć amperomierze z obwodu bazy i kolektora.
C. Pomiar współczynnika wzmocnienia napięciowego wzmacniacza
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia
wzmacniacza;
- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość
niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego
Uwy przerysować przebiegi.
D. Ustawienie i pomiar parametrów tranzystora w punkcie pracy dla RE=1kΩ
- ustawić wartość potencjometru VR1=1kΩ;
- powtórzyć czynności z punktu B i C.
E. Zadanie
- obliczyć wartość wzmocnienia prądowego β =
KU =
U wy
U we
IC
, oraz wzmocnienie napięciowe układu
IB
dla obu wartości rezystora RE.
4.3. Pomiary parametrów wzmacniacza z rezystorem RE i pojemnością CE
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 3.
+ 12V
R1
47kΩ
We
C1
22µ F
R2
1 kΩ
R4
4,7kΩ
A
A
VR2
1 0 kΩ
Wy
Q1
C2
22µ F
R7
1 kΩ
Rys. 3. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza z rezystorem RE i pojemnością CE
B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz pomiar wzmocnienia napięciowego
wzmacniacza
- przyłączyć układ do napięcia zasilania UZ ale nie przyłączać źródła sygnału;
- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie kolektor – emiter
UCE=1/2UZ, zmierzyć i zapisać wartość napięcia UBE;
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia
wzmacniacza;
- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość
niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego
Uwy przerysować przebiegi;
- odłączyć kondensator C2 i powtórzyć wszystkie czynności pomiarowe.
C. Zadanie
- obliczyć wartość wzmocnienia napięciowego układu K U =
U wy
U we
dla przyłączonego i
odłączonego kondensatora C2.
4.4. Pomiary parametrów wzmacniacza ze sprzężeniom kolektorowym
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok a połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 4.
+ 12V
R3
100kΩ
R4
4,7kΩ
VR4
1Μ Ω
We
C1
22 µF
Wy
Q1
Rys. 4. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza ze sprzężeniem kolektorowym
B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz pomiar wzmocnienia napięciowego
wzmacniacza
- przyłączyć układ do napięcia zasilania UZ ale nie przyłączać źródła sygnału;
- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR4 napięcie na kolektorze tranzystora
UC=1/2UZ, zmierzyć i zapisać wartość napięcia UBE;
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia
wzmacniacza;
- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość
niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego
Uwy, przerysować przebiegi.
C. Zadanie
- obliczyć wartość wzmocnienia napięciowego układu K U =
U wy
U we
.
4.5. Pomiary parametrów wzmacniacza w układzie OB
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok b połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 5.
UA
We
R8
C3
2,2kΩ
10µ F
UB
A
R10
100Ω
R9
220 Ω
Q2
A
R11
22kΩ
C4
100 µ F
Wy
R12
3,3kΩ
+ 12V
VR2
1 0 kΩ
Rys. 5. Schemat pomiarowy do określenia parametrów wzmacniacza w układzie OB
B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz parametrów tranzystora
- przyłączyć układ do napięcia zasilania UZ ale nie przyłączać źródła sygnału;
- wykorzystując woltomierz ustawić potencjometrem VR2 napięcie na kolektorze tranzystora
UC=1/2UZ;
- dokonać pomiaru prądu emitera IE oraz prądu kolektora IC;
- odłączyć amperomierze z obwodu emitera i kolektora;
C. Pomiar wzmocnienia napięciowego wzmacniacza oraz impedancji wejściowej
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia
wzmacniacza;
- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość
niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego
Uwy, przerysować przebiegi;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału w punkcie A - UA i w punkcie B - UB
D. Zadanie
- obliczyć współczynnik =
IC
IE
, wzmocnienie napięciowe wzmacniacza K UW =
wzmocnienie napięciowe tranzystora K UT =
Z we =
U wy
UA
U wy
U we
,
oraz impedancję wejściową
Ue
UA
=
UA − UB .
Ie
R10
4.6. Pomiary napięć stałych wzmacniacza w układzie OC
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok c połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 6.
+ 12V
Q3
VR2
1 0 kΩ
UE
R16
2,2kΩ
Rys. 6. Schemat układu napięć stałych wzmacniacza w układzie OC
B. Pomiary
- regulując potencjometrem VR2 ustawiać wartości UB zgodnie z tabelą 1 i odczytywać
wartość napięcia UE;
- wyniki zanotować w tabeli 1.
Tabela 1
UB [V]
UE [V]
2
3
4
5
4.7. Pomiary parametrów wzmacniacza w układzie OC
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23003, blok c połączyć schemat pomiarowy zgodnie
ze schematem przedstawionym na rys. 7.
VR2 1 0 kΩ
+12V
R13
10kΩ
We
C3
10 µ F
A
B
Q3
R14
47kΩ
Wy
R16
2,2kΩ
Rys. 7. Schemat układu do pomiaru parametrów wzmacniacza w układzie OC
B. Ustawienie punktu pracy tranzystora oraz pomiar wzmocnienia napięciowego
wzmacniacza
- regulując potencjometrem VR2 ustawić wartość UE=1/2UZ;
- przyłączyć generator sygnałowy do wejścia IN oraz oscyloskop do wejścia i wyjścia
wzmacniacza;
- obserwując przebieg sygnału wyjściowego na oscyloskopie ustawić maksymalną wartość
niezniekształconą przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości F=1kHz;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału wejściowego Uwe i wyjściowego
Uwy, przerysować przebiegi;
- wykorzystując oscyloskop zmierzyć amplitudę sygnału w punkcie A - UA i w punkcie B - UB
C. Zadanie
- obliczyć wzmocnienia napięciowe układu K U =
U wy
U we
, prąd bazy I b =
UA − UB
, impedancję
R14
Ie
UB
, współczynnik wzmocnienia prądowego K I =
oraz współczynnik
Ib
Ib
wzmocnienia mocy K P = K I ⋅ K U
wejściową Z we =
5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
- krótki opis ćwiczenia;
- schematy ideowe układów pomiarowych;
- wyniki pomiarów;
- zdjęte oscylogramy i sporządzone wykresy;
- protokół pomiarowy podpisany przez prowadzącego ćwiczenie;
- przykładowe obliczenia;
- wnioski.