3 Wtórnik Emiterowy

POLITECHNIKA POZNAŃSKA FILIA W PILE
LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW
numer ćwiczenia:
3
data wykonania ćwiczenia:
10.10.2002
data oddania sprawozdania:
OCENA:
28.11.2002
tytuł ćwiczenia:
Wtórnik Emiterowy
wykonawcy:
1.
2.
3.
4.
grupa:
OSTASZEWSKI Paweł
PAWLICKI Piotr
LEMAŃSKI Radosław
KARMOWSKI Sławomir
semestr:
A
III
1. Cel ćwiczenia:
 wyznaczenie optymalnego punktu pracy tranzystora
 uruchomienie wtórnika z ewentualną eliminacją wzbudzenia się układu
 pomiar oporności wejściowej i wyjściowej
2. Schemat ideowy wtórnika emiterowego:
1
3. Przebieg ćwiczenia:
 Ustalić optymalny punkt pracy wtórnika dla warunków podanych przez prowadzącego
ćwiczenie. Obliczyć parametry układu.
 Uruchomić układ z ewentualną eliminacją wzbudzenia. W tym celu należy dołączyć
na wejście generator przez określoną oporność wejściową R i dołączyć oscyloskop
na wejście i wyjście układu. Przy pomocy oscyloskopu należy zmierzyć oporność
wejściową i wyjściową wtórnika.
DANE:
es
RS
CS
R1
R2
RBS
CBS
15 V
regulowane 0-470K
47 F
regulowane (na początku 0K )
30 K
30 K
100 F
RE
R0
C0
Ec
T1
3K
3K
100 F
+15V
BC 107
Parametry tranzystora :
h11 = 2K – 4K
h21 = 200 – 400
PARAMETRY WTÓRNIKA:
Tranzystor musi być odpowiednio spolaryzowany, czyli musi mieć odpowiedni
statyczny punkt pracy. W tym celu obliczamy UCE i JC z zastępujących wzorów:
Jc
U CE
RL
po
U CE
oraz
RL
EC
U CE
Jc
1, 5 K
iu U CE
do
U CE
gdzie
RL
z
czego
RE
U CE
czyli
RE
podstawien
EC
wzoru
15 V
U CE
3K
JC
U CE
RL
otrzymujem
R E || R 0
U CE
y
JC
5v
3
1
mA
3
2
WYKRES PROSTYCH OBCIĄŻENIA:
7
6
Jc
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
U ce
p ro sta o b c ią ż e n ia d y n a m ic z n e g o tg B = 1 /R l
p ro sta o b c ią ż e n ia sta ty c z n e g o tg c = 1 /R e
poszczególne punkty prostych na osiach to:
dla prostej obciążenia dynamicznego
UCE
JC
2UCE
( 10 )
0
0
2UCE/RL
( 6,6666 )
dla prostej obciążenia statycznego
UCE
JC
EC
( 15 )
0
0
EC/RE
(5)
Z wykresu odczytujemy, że dobrany punkt pracy jest optymalny,
ponieważ leży on w środku prostej obciążenia dynamicznego,
tak więc
UCE = 5V
JC = 3,3333mA
Następnie przy pomocy woltomierza dobieramy takie R1, aby UCE wynosiło 5V
i przy pomocy omomierza sprawdzamy wartość R1.
R1 = 9,34 K
3
OPORNOŚĆ WEJŚCIOWA UKŁADU:
Zakres oporności wejściowej możemy obliczyć ze wzoru RWE = h21*RL
gdzie RL = R0 || RE || R1 || R2 , z czego RL = 1,24K
Tak więc RWE leży w zakresie od (h21 min *1,24K ) do (h21 max *1,24K ),
czyli RWE = (248K
496K )
SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO:
Do wejścia układu podłączamy generator napięcia eS wraz z opornikiem RS.
Do punktu pomiarowego zaznaczonego na schemacie pp przyłączamy oscyloskop.
Na początku oporność RS ustawiamy na 0. Z generatora podajemy sygnał
sinusoidalny o częstotliwości 5KHz .
Przy RS =0 ustawiamy wysokość przebiegu na oscyloskopie np. na 6 UPP (6 kratek ).
Następnie ustawiamy taką wartość RS, aby wysokość przebiegu na oscyloskopie
zmalała o połowę, czyli do 3 UPP (3 kratki ) . Ponieważ w takim układzie pomiarowym
RS || RWE , więc wartość RS ustalona przy wysokości przebiegu 3 UPP jest taka sama jak
RWE. Następnie mierzymy wartość RS.
RS = 208K
= RWE
4
OPORNOŚĆ WYJŚCIOWA UKŁADU:
Zakres oporności wyjściową możemy obliczyć ze wzoru RWY = RS / h21
gdzie RL = R0 || RE || R1 || R2 = 1,24K
Tak więc RWY leży w zakresie od (208K
czyli: RWY = (0,52K
1,04K )
i RS = 208K .
/ h21 max) do (208K
/ h21min),
SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO:
Do wejścia układu podłączamy generator napięcia eS (z opornikiem RS = 208K ).
Do punktu pomiarowego zaznaczonego na schemacie pp przyłączamy oscyloskop.
Z generatora podajemy sygnał sinusoidalny o częstotliwości 5KHz .
W takim układzie, ustawiamy wysokość przebiegu na oscyloskopie na 6 UPP (6kratek).
Następnie dołączamy równolegle do RL dodatkowy opornik RD o wartości 3K
.
Wysokość przebiegu na oscyloskopie zmalała o jedną kratkę, czyli do 5 UPP (5 kratek )
Z uzyskanych zależności układamy odpowiednią proporcję
RWY || RL - 6
RWY || RL || RD - 5
RL || RD = ( RL*RD)/( RL+RD)=(1,24K
* 3K )/(1,24K
+ 3K ) = 0,877K
czyli:
RWY || 1,24K
RWY || 0,877K
- 6
- 5
[(RWY*1,24K ) / (RWY +1,24K )]*5 = [(RWY*0,877K )/(RWY+0,877K )]*6
Po obliczeniu tego równania otrzymujemy wynik RWY = 1,087K
5
4. Wnioski:
a) charakterystyczne cechy układu ze wspólnym kolektorem
- duże wzmocnienie prądowe
- małe wzmocnienie mocy
- duża rezystancja wejściowa
- mała rezystancja wyjściowa
b) otrzymana oporność wejściowa
przedziale (248K
RWE nie jest zawarta w obliczonym
496K ), ponieważ przy obliczaniu dopuszczalnych wartości
nie uwzględniliśmy oporności oscyloskopu ROSC = 1M
. Musimy więc nanieść
odpowiednie poprawki (krańcowe wartości przedziałów musimy zbocznikować
oporem ROSC = 1M ) .
Dla oporności wejściowej otrzymamy następujący zakres:
( 248K
|| 1M
)
( 496K
RWE = ( 198,7K
)
|| 1M
( 331,5K
) czyli:
)
Poprawek dla oporności wyjściowej nie dokonujemy, ponieważ
RWY << ROSC
c) wszystkie wyniki otrzymane w wyniku obliczeń zgadzają się z podanymi
parametrami, pomimo możliwości wystąpienia błędów przy dokonywaniu pomiarów.
d) możliwe jest, że układ się wzbudza. Wtedy dodatkowo dołączamy kondensator
równolegle do RO np. 15 nF. Podczas naszych obliczeń nie było to konieczne .
e) przy dużych częstotliwościach, opóźnienie sygnału wejściowego do wyjściowego
było bardzo małe np. dla 50KHz opóźnienie wynosiło 3 s,
natomiast przy małych częstotliwościach np. 5Hz wystąpiło przesunięcie
w fazie o 1800 sygnału wejściowego do wyjściowego.
6