Ćw. 4 SprzęŜenie zwrotne

Transkrypt

1 Ćw. 4 SpzęŜni zwotn 1. Cl ćwicznia Clm ćwicznia jst uguntowani wiadomości dotyczącyc lmntanj toii spzęŝnia zwotngo w układac lktonicznyc. 2. Wymagan infomacj Budowa wzmacniacza tanzystoowgo i jgo paamty (wzmocnini zystancja wjściowa i wyjściowa góna i dolna częstotliwość ganiczna) twidzni Tvnina. 3. Wpowadzni totyczn SpzęŜni zwotn w układzi lktonicznym alizuj się pzz sumowani części sygnału wyjściowgo z sygnałm wjściowym i uŝyci tj kombinacji do stowania układu. Skutkim działania spzęŝnia zwotngo jst modyfikacja właściwości układu. Ujmn spzęŝni zwotn polpsza liniowość układów zmnijsza znikształcnia niliniow oaz obniŝa wpływ zmian lmntów aktywnyc na paamty układu zmnijsza waŝliwość (kosztm dukcji wzmocninia). Stosuj się j ówniŝ w clu modyfikacji caaktystyk częstotliwościowyc wzmacniaczy lub zmiany ic impdancji wjściowj i wyjściowj oaz do stabilizacji punktu pacy tanzystoów. Zasadnicza część ćwicznia poświcona jst pomiaom paamtów oboczyc podstawowgo jdnostopniowgo wzmacniacza opoowgo (C) z tanzystom bipolanym. W układzi moŝna aplikować óŝn odzaj ujmnyc spzęŝń zwotnyc. Właściwości tyc ostatnic obazowan są zmianami watości paamtów oboczyc wzmacniacza. Wyniki pomiaów mogą być następni skonfontowan z watościami otzymanymi z obliczń totycznyc. Oblicznia t wykonuj się w opaciu o małoczęstotliwościowy małosygnałowy modl tanzystoa z paamtami miszanymi [] oaz koncpcj skoygowanj macizy tyc paamtów [ f ] w pzypadku danyc spzęŝń zwotnyc. 4. Wykonani ćwicznia 4.1. Pomia paamtów oboczyc wzmacniacza bz spzęŝnia zwotngo Połączyć układ wzmacniacza wdług scmatu z ys.1. Do wjścia nalŝy dopowadzić napięci sinusoidaln z gnatoa funkcyjngo (kaŝdy zspół inn patz Tabla 1). Do wyjścia nalŝy podłączyć kanał B oscyloskopu natomiast kanał A do wjścia. Wszlkic pomiaów dokonywać za pomocą oscyloskopu. Modl tanzystoa BC177AP znajduj się w bibliotc BJT_PNP pogamu MultiSIM. KATDA LKTONIKI AGH STONA 1

2 Tabla 1. Paamty sygnału wjściwgo do wybou pzz poszczgóln zspoły Gupa Amplituda [mv] Częstotliwość [khz] A 5 3 B 8 3 C 1 5 D w wy W WY ys.1. Scmat układu wzmacniacza bz spzęŝń zwotnyc. NalŜy pzpowadzić pomiay następującyc paamtów oboczyc wzmacniacza: uwy k u = - wzmocnini napięciow uw uw w = - impdancja wjściowa i w uwy L= wy = - impdancja wyjściowa i d f g wy L= f - częstotliwości ganiczn: dolna i góna. Wszystki pomiay za wyjątkim impdancji wyjściowj nalŝy pzpowadzić dla wzmacniacza niobciąŝongo. KATDA LKTONIKI AGH STONA 2

3 Wzmocnini napięciow nalŝy zmizyć popzz poównani amplitud sygnałów na wjściu (bazi) i wyjściu tanzystoa (kolktoz). W clu wyznacznia impdancji wjściowj nalŝy zmizyć napięci i pąd wjściowy tanzystoa. Wilkość pądu moŝna zmizyć popzz pomia spadku napięcia na zystoz wjściowym o znanj watości (pomia napięcia względm masy pzd i za zystom a następni podzilni go pzz znaną watość zystancji). W clu wyznacznia impdancji wyjściowj nalŝy posłuŝyć się twidznim Tvnina. Na jgo mocy kaŝdy badany układ widziany od stony zacisków wyjściowyc moŝna pzdstawić w postaci zastępczgo źódła napięcia o okślonj impdancji wwnętznj. Sytuację tę ilustuj ys.2. ys.2. Ilustacja twidznia Tvnina. Miząc napięci wyjściow niobciąŝongo wzmacniacza wyznacza się watość siły lktomotoycznj g zastępczgo źódła. ObciąŜając to źódło znaną zystancją dopowadza się do podziału tj siły na spadki napięcia na zystancji wyjściowj wy i zystancji obciąŝnia. MoŜna zatm zauwaŝyć Ŝ jśli t dwi zystancj będą sobi ówn na kaŝdj z nic odłoŝy się połowa g dzilnik napięcia. A więc nalŝy znalźć taką watość zystancji obciąŝnia aby napięci wyjściow spadło do połowy watości napięcia wyjściowgo wzmacniacza niobciąŝongo. W takij sytuacji watość zystancji wyjściowj będzi ówna zystancji obciąŝnia. Częstotliwości ganiczn (częstotliwości połowy mocy) zgodni z ic dfinicją okśla się na podstawi caaktystyk częstotliwościowyc jako częstotliwości w któyc moc sygnału wyjściowgo spada o połowę (a więc napięci spada o 2 ). Stanowi to spadk mocy o 3 db na caaktystyc amplitudowo-częstotliwościowj wzmacniacza (stąd nazwa pasma 3-dcyblowgo). Aby j zmizyć nalŝy wykślić tę caaktystykę za pomocą plota Bodgo Pomia paamtów oboczyc wzmacniacza z ujmnym pądowym szgowym spzęŝnim zwotnym NalŜy połączyć układ wzmacniacza wdług scmatu z ys.3. i pzpowadzić pomiay tgo samgo zstawu paamtów oboczyc jak w popzdnim punkci. NalŜy otzyman wyniki poównać z otzymanymi w popzdnim punkci a następni skomntować. KATDA LKTONIKI AGH STONA 3

4 ys.3. Scmat wzmacniacza z szgowym spzęŝnim zwotnym Pomia paamtów oboczyc wzmacniacza z ujmnym napięciowym ównolgłym spzęŝnim zwotnym NalŜy połączyć układ wzmacniacza wdług scmatu z ys.4. i pzpowadzić pomiay tgo samgo zstawu paamtów oboczyc jak w popzdnim punkci. NalŜy otzyman wyniki poównać z otzymanymi w popzdnim punkci a następni skomntować. ys.4. Scmat wzmacniacza z ównolgłym spzęŝnim zwotnym. KATDA LKTONIKI AGH STONA 4

5 4.4. Pomia paamtów oboczyc wzmacniacza z ujmnym miszanym spzęŝnim zwotnym NalŜy połączyć układ wzmacniacza wdług scmatu z ys.5. i pzpowadzić pomiay tgo samgo zstawu paamtów oboczyc jak w popzdnim punkci. NalŜy otzyman wyniki poównać z otzymanymi w popzdnim punkci a następni skomntować. ys.5. Scmat wzmacniacza z miszanym spzęŝnim zwotnym Pomia paamtów oboczyc wtónika mitowgo - wzmacniacza z stupocntowym napięciowym szgowym spzęŝnim zwotnym NalŜy połączyć układ wzmacniacza wdług scmatu z ys.6. i pzpowadzić pomiay tgo samgo zstawu paamtów oboczyc jak w popzdnim punkci. NalŜy otzyman wyniki poównać z otzymanymi w popzdnim punkci a następni skomntować. W spawozdaniu nalŝy napisać dlaczgo układ tn nazywany jst wtónikim oaz jaki moŝ mić zastosowani. KATDA LKTONIKI AGH STONA 5

6 ys.6. Scmat wtónika mitowgo Obliczni totycznyc watości paamtów wzmacniacza bz spzęŝnia zwotngo Watości mizonyc wczśnij paamtów moŝna obliczyć totyczni posiłkując się małosygnałowym małoczęstotliwościowy modlm zastępczym tanzystoa z paamtami miszanymi [ ]. Obwód wzmacniacza zgodny z tym modlm pzdstawia ys.7. ys.7. Scmat modlu zastępczgo badango układu. Dla badango wzmacniacza paamty małosygnałow pzyjmują następując watości: 11 = 1.94 kω = = 52.4 µs. KATDA LKTONIKI AGH STONA 6

7 W takim układzi moŝna otzymać wzmocnini napięciow dla zaksu śdnic częstotliwości wdług wzou: uwy 21 L ku = = uw 1 L C gdzi: L = = C impdancję wjściową wzmacniacza wdług wzou: wtb w = + gdzi: + 11 L wt = 22L wt B1 B2 B = B B2 a impdancję wyjściową wdług wzou: gdzi: wyt 1 g' = + ' 22 g B wyt C wy = wyt + C ( z + ) g G B g' =. ( zg + G) + B 4.7. Obliczni totycznyc watości paamtów wzmacniaczy z spzęŝniami zwotnymi. Na podstawi obliczonyc paamtów modlu małosygnałowgo dla wzmacniacza bz spzęŝnia zwotngo moŝliw jst wypowadzni skoygowanyc paamtów [ f ] dla układów z spzęŝniami zwotnymi a na ic podstawi wzmocninia i impdancji wzmacniacza. Związk pomiędzy wczśnij wypowadzonymi watościami a paamtami moŝna obliczyć na podstawi: dla spzęŝnia pądowgo szgowgo: = + ( + β 11 f 11 21) 11 12f = f = 21 = β 22 f = 22 f = dla spzęŝnia napięciowgo ównolgłgo (uwaga! Do wczśnijszyc wzoów nalŝy podstawić F zamiast B ): 11 f = f = 12+ F 21f = 21 = β β = f f = + F KATDA LKTONIKI AGH STONA 7

8 dla spzęŝnia miszango (uwaga! Do wczśnijszyc wzoów nalŝy podstawić F zamiast B ): = + 11f 11 β β β 11 12f = f = 21 = β β = 22f 22+ β f = β Obliczni totycznyc watości paamtów wtónika mitowgo Analogiczni jak popzdnio moŝna postąpić dla układu wtónika mitowgo. NalŜy posłuŝyć się zalŝnościami dla: wzmocninia napięciowgo: uwy 1 1 ku = = u w ( ) β 21 impdancji wjściowj (zastąpić wt ): 21 wt = β impdancji wyjściowj: wyt wy = + gdzi wyt wyt 11 + g' 11 + g' =. β Opacowani wyników W spawozdaniu z ćwicznia nalŝy: naysować scmaty badanyc układów zamiścić zmizon wzmocninia zystancj wjściow i wyjściow oaz częstotliwości ganiczn wszystki watości nalŝy zbać w tabli i poównać wpływ dango spzęŝnia na działani układu obliczyć totyczn watości paamtów wzmacniacza i poównać z otzymanymi wynikami symulacyjnymi wyciągnąć wnioski. 6. Litatua [1] lmnty i układy lktoniczn. Część 1. pod d. S. Kuty Wydawnictwa AGH Kaków 2 ozdział 11 SpzęŜni zwotn (ss ) KATDA LKTONIKI AGH STONA 8