Wzmacniacz tranzystorowy

Transkrypt

1 Wzmacniacz tranzystorowy 5 Wydział Fizyki UW

2 Pracownia Fizyczna i Elektroniczna Instrukca do ćwiczenia Wzmacniacz tranzystorowy 5 I. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia est zapoznanie się z tranzystorem bipolarnym poprzez zbudowanie i przebadanie wzmacniacza o wspólnym emiterze. II. Wymagania Znaomość całego materiału przedstawionego do te pory na wykładach i podczas ćwiczeń. Umieętność posługiwania się generatorem, oscyloskopem, zasilaczem i woltomierzem. Znaomość fizycznych podstaw działania diod, tranzystorów. Znaomość podstaw budowy wzmacniaczy tranzystorowych III. Aparatura Miernik uniwersalny (Brymen 805), generator funkcyny, oscyloskop 2 kanałowy (Tektronix TDS002) lub 4 kanałowy, akcesoria pomocnicze (lutownica elektroniczna, kable łączeniowe, chwytaki pomiarowe, tróniki rozgałęziaące). IV. Wykonanie ćwiczenia. Część pierwsza wyznaczanie punktu pracy tranzystora Zbudować układ pomiarowy według schematu poniże. Do zasilania układu (kolektor tranzystora) wykorzystać generator sygnałowy, podłączony ednocześnie do kanału oscyloskopu. Do polaryzaci bazy tranzystora (U B ) wykorzystać zasilacz regulowany. Jako mikroamperomierz wykorzystać miernik uniwersalny ustawiony na odpowiedni zakres. Generator skonfigurować tak, by generował przebieg piłokształtny, o częstotliwości rzędu 00 Hz, o napięciu zmieniaącym się od 0 do 0 V.

3 Pracownia Fizyczna i Elektroniczna Oscyloskop skonfigurować do pracy w trybie XY. Wzmocnienie kanału i położenie wykresu w poziomie ustawić tak, by na ekranie mieścił się cały wykres. Czułość w kanale 2 nawygodnie est ustawić na 20 mv na działkę (przy oporniku w obwodzie emitera o wartości 20 edna działka odpowiada wtedy prądowi emitera o wartości ma). Przesunąć wykres w pionie tak, by dla prądu 0 ma wykres pokrywał się z naniższą podziałką ekranu oscyloskopu. Zaobserwować rysowane na ekranie charakterystyki tranzystora (zależność prądu kolektor-emiter od napięcia kolektor-emiter) dla różnych wartości prądu bazy. Zmieniaąc napięcie zasilacza polaryzuącego bazę tranzystora (U B ) zebrać dane umożliwiaące wykreślenie zależności prądu kolektora I C w obszarze plateau od prądu bazy I B. Ze względu na duże wzmocnienie tranzystora można przyąć, że prąd kolektora est równy prądowi w obwodzie emitera (pominąć dodatek prądu w obwodzie bazaemiter). Wartość prądu bazy I B odczytać z mikroamperomierza. Pomiary nawygodnie est zrobić ustawiaąc takie wartości U B, przy których plateau charakterystyki pokrywa się z kolenymi działkami na ekranie oscyloskopu w ten sposób można łatwo zebrać dane co ma prądu kolektora I C (można też zrobić pomiary co 0.5 ma). Znaleźć optymalny punkt pracy tranzystora w obwodzie wzmacniacza o wspólnym emiterze, zasilanego napięciem E = 0 V o wartości oporu obciążenia R L =.5 k (taki wzmacniacz zostanie wykonany w części drugie ćwiczenia). W optymalnym punkcie pracy napięcie kolektora tranzystora U CE est równe połowie napięcia zasilania E (U CE = E/2 = 5V). Z zależności U CE E RLI C znaleźć wartość prądu kolektora I C, która odpowiada U CE = E/2. Następnie, wykorzystuąc zebrane wcześnie dane, wyznaczyć wartość prądu bazy I B, która odpowiada te wartości prądu kolektora I C. Wyznaczyć wartość oporu R B w układzie polaryzaci bazy tranzystora, która da taką wartość prądu bazy, korzystaąc z zależności: I B E 0.65V R (opornik polaryzuący bazę est podłączony bezpośrednio do napięcia zasilania wzmacniacza E, ak na schemacie w części drugie ćwiczenia, 0.65 V to spadek napięcia na złączu baza-emiter). Na podstawie zmierzone zależności I C (I B ) wyznaczyć wzmocnienie prądowe tranzystora =I C /I B. B

4 Pracownia Fizyczna i Elektroniczna Część druga badanie własności wzmacniacza Zbudować wzmacniacz o wspólnym emiterze według schematu przedstawionego na rysunku obok. Zasilanie wzmacniacza (E) należy podłączyć poprzez gniazda radiowe i przewody z wtyczkami bananowymi. Weście i wyście układu łączymy poprzez gniazda BNC z kanałami i 2 oscyloskopu. Po zasileniu układu napięciem stałym E = 0 V zmierzyć za pomocą woltomierza napięcie kolektora tranzystora. Dobrać tak wartość potencometru (opornika regulowanego) R B, by wynosiło ono 5 V. W ten sposób, zgodnie z regułą opisaną w materiałach z wykładu, osiąga się optymalny punkt pracy tranzystora w tym wzmacniaczu. Na chwilę odlutować edną nóżkę opornika R B od bazy tranzystora i zmierzyć ustawioną wartość oporu w układzie polaryzaci bazy (sumaryczną wartość R B + R B ). Porównać ą z wartością wyznaczoną w części pierwsze ćwiczenia. Przylutować nóżkę opornika z powrotem. Podać na weście układu sygnał sinusoidalny o częstotliwości khz i amplitudzie (peakto-peak) około 50 mv. Porównać przebiegi sygnału weściowego i wyściowego. Jeśli przebieg wyściowy est zniekształcony, zmnieszyć nieco amplitudę sygnału weściowego. Zmieniaąc położenie suwaka potencometru zaobserwować wpływ zmian punktu pracy tranzystora na kształt przebiegu wyściowego. Ponownie ustawić napięcie kolektora bliskie 5V. Podać na weście układu sygnał sinusoidalny o częstotliwości khz. Wyznaczyć charakterystykę amplitudową wzmacniacza [U WY (U WE )] w całym zakresie amplitud weściowych mierzalnych za pomocą oscyloskopu. (U WE oraz U WY oznaczaą tuta odpowiednio amplitudy zmienne składowe sygnału weściowego i wyściowego). Określić przedział amplitud U WE, dla których wzmacniacz pracue liniowo. Dla tego przedziału wyznaczyć wzmocnienie wzmacniacza k, dopasowuąc do danych doświadczalnych prostą typu U WY = k U WE. Wyznaczyć charakterystykę częstotliwościową wzmacniacza, czyli ego wzmocnienie w funkci częstotliwości [U WY /U WE ](f). Wyniki przygotować do przedstawienia w logarytmiczne skali częstotliwości. Określić pasmo przenoszenia wzmacniacza.

5 Pracownia Fizyczna i Elektroniczna Amplitudę sygnału weściowego należy dobierać tak, by w całym zakresie badanych częstotliwości (0 Hz - MHz) sygnał był liniowo przetwarzany - czyli by nie następowało obcinanie sygnału sinusoidalnego (U WE na poziomie kilkudziesięciu mv). Uwaga na pułapkę sprzężenia AC w oscyloskopie przy pomiarach z małą częstotliwością! Wykreślić i przedyskutować wyniki. Znaleźć częstotliwości graniczne g i g2. Czy narastanie charakterystyki częstotliwościowe da się wyaśnić oddziaływaniem pewnego weściowego filtru górnoprzepustowego, czyli opisać funkcą U U WY WE g g? Jeżeli założyć, że filtr ten est utworzony z rezystanci weściowe i poemności sprzęgaące C, aka est wartość rezystanci weściowe wzmacniacza? Czy do zbocza opadaącego te charakterystyki można dopasować charakterystykę pewnego układu całkuącego U U WY WE g2? ====== Powodzenia ===== Strona internetowa PFiE WF UW: