Měření vlastností stejnosměrných tranzistorových zesilovačů

Transkript

1 ysoká škola báňská Technická universita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č. 6 Měření vlastností stejnosměrných tranzistorových zesilovačů Datum měření: Datum odevzdání: Skupina ve cvičení: 16:00 17:30 Učitel: Ing. Lukáš Paulinský Tento protokol vypracoval Jméno: Jiří Znoj Login: ZNO jiri.znoj.st@vsb.cz Na měření spolupracoval Jméno: Dluhoš Jan Login: DLU003

2 Jiří Znoj ZNO0011 Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č A. Zadání úlohy I. I lastnosti stejnosměrného tranzistorového zesilovače v zapojení SE (invertující zesilovač). Změřte převodní charakteristiky U f ( ) stejnosměrného tranzistorového zesilovače v zapojení se společným emitorem (SE) a emitorovým rezistorem R E (záporná sériová proudová zpětná vazba) pro různé hodnoty kolektorového rezistoru R C a výstup naprázdno (zatěžovací rezistor R Z ). Na převodní charakteristice určete pracovní oblast a stanovte napěťové zesílení A U U. Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření převodních charakteristik zesilovače U f ) je uvedeno na obr. 1. ( RC k, 5k, 10k () ZDR1 (1) 1 RB k T1 BC546B RE 1k U ZDR obr. 1 ZDR1 regulovatelný zdroj vstupního ss napětí U 1 ZDR regulovatelný zdroj napájecího napětí U CC T1 modul TRANZISTOR BIPOLAR s tranzistorem BC546B R C odporová dekáda R DECADE R B dvou kolíkový rezistor k R E dvou kolíkový rezistor 1k 1 multimetr M3900 multimetr M3900. Na zdroji ZDR nastavíme velikost napájecího napětí U CC 10. Na zdroji ZDR 1 postupně nastavujeme vstupní napětí U s krokem U 1 0, (údaj metru 1) a odečítáme velikost napětí U (údaj metru ) pro hodnoty R C ; 5; 10 k. Naměřené hodnoty vyneseme do grafů U f ( ), R C parametr. Na zobrazených převodních charakteristikách vymezíme pomocí krajních bodů A [U 1min ; U max ] a B [U 1max ; U min ] pracovní oblast (přibližně lineární část převodní charakteristiky) a v ní pro pracovní bod P [U 1P ; U P ] určíme napěťové zesílení A U U U 1. Pracovní bod P volíme uprostřed pracovní oblasti AB.Typický průběh převodní charakteristiky s vyznačenou pracovní oblastí AB a způsobem určení zesílení A U je uveden na obr..

3 Jiří Znoj ZNO0011 Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č U Umax A Up P U Umin Usatmin P' B min p max obr. 3. Z grafu převodní charakteristiky zesilovače určené hodnoty A U a U satmin porovnejte se RC RE zjednodušenými vztahy pro výpočet AU a U satmin U CC. R R R II. lastnosti stejnosměrného tranzistorového zesilovače v zapojení SC, emitorový sledovač (neinvertující zesilovač). E Změřte převodní charakteristiky U f ( ) stejnosměrného tranzistorového zesilovače v zapojení se společným kolektorem (SC) emitorový sledovač pro různé hodnoty rezistoru R E a pro výstup naprázdno (zatěžovací rezistor R Z ). Na převodní charakteristice určete pracovní oblast a stanovte napěťové zesílení A U U. Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření převodních charakteristik emitorového sledovače U f ( ) je uvedeno na obr. 3. E C (1) RB T1 ZDR1 1 k RE 1k, 10k BC546B () U ZDR obr. 3 ZDR1 regulovatelný zdroj vstupního ss napětí U 1 ZDR regulovatelný zdroj napájecího napětí U CC T1 modul TRANZISTOR BIPOLAR s tranzistorem BC546B R E odporová dekáda R DECADE R B dvou kolíkový rezistor k 1 multimetr M3900 multimetr M3900 3

4 Jiří Znoj ZNO0011 Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č Na zdroji ZDR nastavíme velikost napájecího napětí U CC 10. Na zdroji ZDR 1 postupně nastavujeme vstupní napětí U 1 0 s krokem U 1 0, U 1 10 s krokem U 1 1 U s krokem U 1 0, (údaj metru 1) a odečítáme velikost napětí U (údaj metru ) pro hodnoty R E 1; 10 k. Naměřené hodnoty vyneseme do grafu U f ( ), R C parametr. Na zobrazených převodních charakteristikách vymezíme pomocí krajních bodů A [U 1min ; U min ] a B [U 1max ; U max ] pracovní oblast (přibližně lineární část převodní charakteristiky) a v ní pro pracovní bod P [U 1P ; U P ] určíme napěťové zesílení A U U. Pracovní bod P volíme uprostřed pracovní oblasti AB. Typický průběh převodní charakteristiky s vyznačenou pracovní oblastí AB a způsobem určení zesílení A U je uveden na obr. 4. U Umax B P' Up P U Umin A min p max obr Z grafu převodní charakteristiky zesilovače určenou hodnotu A U porovnejte se vztahem pro výpočet napěťového zesílení emitorového sledovače A U 1. B. Použité přístroje a pomůcky a. x Regulovaný zdroj stejnosměrného napětí b. x multimetr c. Rezistory 1kΩ, kω d. odporová dekáda R DECADE e. Modul Tranzistor Bipolar 4

5 Jiří Znoj ZNO0011 Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č C. Postup měření Invertující zesilovač Zapojili jsme obvod dle schématu na obrázku č. 1 Na zdroji ZDR jsme nastavili velikost napájecího napětí 10 Na ZDR1 jsme postupně nastavovali napětí 0 5 po 0, Pro hodnoty Rc,5,10 k jsme zaznamenávali hodnoty voltmetrem Neinvertující zesilovač Zapojíme obvod dle schématu č. Na zdroji ZDR jsme nastavili velikost napájecího napětí U cc 10. Na zdroji ZDR1 jsme postupně nastavovali napětí U 1 Pro hodnoty R e 1,10 kω jsme zaznamenávali hodnoty napětí na voltmetru D. Naměřené hodnoty I. U 1 [] U [] kω 5 kω 10 kω ,88 0, ,88 0, ,88 0,6 9,93 9,85 9,50 0,8 9,58 9,04 7,76 1,0 9,3 8,09 5,89 1, 8,85 7,15 4,30 1,4 8,5 6,5,18 1,6 8,08 5,9 1,09 1,8 7,70 4,8 1,,0 7,9 3,30 1,34, 6,90 1,5 1,48,4 6,51 1,67 1,63,6 6,18 1,81 1,78,8 5,80 1,97 1,95 3,0 5,30,10,10 3, 5,06,7,6 3,4 4,65,41,4 3,6 4,3,57,58 3,8 3,84,7,7 4,0 3,7,87,89 4, 3,83 3,04 3,04 4,4 3,95 3,16 3,0 4,6 4,09 3,3 3,36 4,8 4, 3,48 3,5 5,0 4,36 3,65 3,68 5

6 Jiří Znoj ZNO0011 Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č II. I Pro 1 kω Pro 10 kω U U [] U [] , 0 0 0, ,6 0,03 0,11 0,8 0, 0,5 1,0 0,38 0,43 1, 0,55 0,63 1,4 0,74 0,81 1,6 0,94 1,03 1,8 1,16 1,1,0 1,30 1,39 3,0,34,39 4,0 3,35 3,41 5,0 4,34 4,45 6,0 5,30 5,36 7,0 6,30 6,45 8,0 7,1 7,31 9,0 8,30 8,44 10,0 8,88 9,40 10, 8,91 9,57 10,4 8,96 9,7 10,6 9,03 9,78 10,8 9,10 9,86 11,0 9,15 9,93 11, 9,3 10,00 11,4 9,9 10,06 11,6 9,34 10,14 11,8 9,41 10,1 1,0 9,47 10,8 E. Grafy U [] kω U [] 5 kω U [] 10 kω 0 0 0, 0,4 0,6 0,8 1 1, 1,4 1,6 1,8,,4,6,8 3 3, 3,4 3,6 3,8 4 4, 4,4 4,6 4,8 5 6

7 0,0 0, 0,4 0,6 0,8 1,0 1, 1,4 1,6 1,8,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 10, 10,4 10,6 10,8 11,0 11, 11,4 11,6 11,8 1,0 Jiří Znoj ZNO0011 Základy elektroniky ZEL Laboratorní úloha č II Pro 1 kω U [] Pro 10 kω U [] F. Závěr Ověřili jsme si chování stejnosměrných tranzistorových zesilovačů v zapojení se společným emitorem (SE) a v zapojení se společným kolektorem (SC). I. Z grafu lze vyčíst, že při zapojení stejnosměrného zesilovače v zapojení SE invertujícího zesilovače je výstupní napětí ze začátku maximální neboli stejné jako na vstupu, poté začne přibližně lineárně klesat a jakmile dosáhne minima, začne velmi mírně stoupat. II. Z grafu lze vyčíst, že při zapojení stejnosměrného zesilovače v zapojení SC emitorového sledovače (neinvertujícího zesilovače) je výstupní napětí z počátku nulové, poté přibližně lineárně stoupá a když je přibližně rovno 11 je maximální neboli stejné jako na vstupu. Hodnoty dále mírně rostou, ale to je způsobeno odchylkou měření, nepřesností přístrojů a jinými okolními vlivy. 7