SlideShare a Scribd company logo
1 of 45
Download to read offline
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Krzysztof Tułaj
Badanie wzmacniaczy tranzystorowych
311[07].Z1.01
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
mgr inż. Maria Tura
mgr inż. Anna Tąpolska
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Danuta Pawełczyk
Konsultacja:
mgr inż. Gabriela Poloczek
Korekta:
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[07].Z1.01
„Badanie wzmacniaczy tranzystorowych” zawartego w modułowym programie nauczania dla
zawodu technik elektronik
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Budowa wzmaczniaczy tranzystorowych 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzające 12
4.1.3. Ćwiczenia 13
4.1.4. Sprawdzian postępów 15
4.2. Zasada działania wzmacniacza 16
4.2.1. Materiał nauczania 16
4.2.2. Pytania sprawdzające 17
4.2.3. Ćwiczenia 18
4.2.4. Sprawdzian postępów 20
4.3. Parametry wzmacniacza 21
4.3.1. Materiał nauczania 21
4.3.2. Pytania sprawdzające 23
4.3.3. Ćwiczenia 23
4.3.4. Sprawdzian postępów 27
4.4. Klasyfikacja wzmacniaczy 28
4.4.1. Materiał nauczania 28
4.4.2. Pytania sprawdzające 34
4.4.3. Ćwiczenia 34
4.4.4. Sprawdzian postępów 38
5. Sprawdzian osiągnięć 39
6. Literatura 44
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Materiał opracowany w tym poradniku pomoże Ci w analizie schematów analogowych
urządzeń elektronicznych zawierających wiele rozwiązań wzmacniaczy tranzystorowych. Wraz
z innymi jednostkami modułowymi (liniowe układy scalone, generatory, zasilacze) moduł ten
umożliwia poprawne zrozumienie działania urządzenia. Wiedza ta ułatwi Ci projektowanie,
montowanie, uruchamianie i lokalizację usterek w układach analogowych. Poradnik ten będzie
Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o wzmacniaczach tranzystorowych, wyjaśni Ci ich budowę,
zasadę działania oraz różne rozwiązania układowe wzmacniaczy ich własności i zastosowanie.
Postaraj się zrozumieć zasadę działania wzmacniacza, zależności pomiędzy napięciami stałymi
we wzmacniaczu i przebiegi sygnałów w ważniejszych punktach wzmacniacza.
Poradnik ten zawiera:
− wymagania wstępne – wykaz niezbędnych umiejętności i wiadomości, które powinieneś
mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej,
− cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
− materiał nauczania umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń
i zaliczenia sprawdzianów,
− pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,
− ćwiczenia,
− sprawdzian postępów,
− sprawdzian osiągnięć, zawierający zestaw zadań testowych,
− literaturę.
Przed każdym ćwiczeniem otrzymasz informację od nauczyciela o wymaganiach
związanych z wykonywanym ćwiczeniem.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela
lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po zrealizowaniu materiału nauczania spróbuj rozwiązać test „Sprawdzian postępów”. W tym
celu postępuj zgodnie ze wskazaniami instrukcji poprzedzającej test.
Jednostka modułowa: „Badanie wzmacniaczy tranzystorowych” której treści teraz poznasz
jest jednym z modułów koniecznych do analizy układów analogowych.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa
i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych
prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
Schemat układu jednostek modułowych w module
„Budowa układów analogowych”
311[07].Z1.03
Badanie generatorów
311[07].Z1
Badanie układów analogowych
311[07].Z1.01
Badanie wzmacniaczy tranzystorowych
311[07].Z1.02
Badanie liniowych układów scalonych
311[07].Z1.04
Badanie zasilaczy
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji program jednostki modułowej „Badanie wzmacniaczy
tranzystorowych” powinieneś umieć:
− rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki,
− rozpoznawać elementy elektroniczne na podstawie ich symboli,
− definiować pojęcia: impedancja, wzmocnienie, transmitancja,
− zastosować prawa Ohma i Kirchhoffa,
− rysować i projektować dzielnik napięcia i prądu,
− definiować pojęcie częstotliwości granicznej dolnej, górnej i pojęcie pasma przenoszenia,
− definiować pojęcie rezonansu,
− objaśniać budowę i charakterystyki filtru pasmowo – przepustowego,
− definiować pojęcie dobroci filtru,
− korzystać z różnych źródeł informacji,
− organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,
− dobierać przyrządy i inne materiały potrzebne do wykonania ćwiczeń,
− łączyć układy na podstawie schematów ideowych i montażowych,
− obsługiwać elektroniczne mierniki uniwersalne,
− obsługiwać oscyloskop i generator funkcyjny,
− mierzyć podstawowe wielkości elektryczne,
− rysować wykresy na podstawie tabel pomiarowych,
− stosować programy komputerowe do wyznaczania charakterystyk,
− współpracować w grupie,
− przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy podczas pomiarów,
oraz
− objaśniać zasadę działania i schemat zastępczy tranzystora bipolarnego,
− objaśniać parametry i charakterystyki tranzystora bipolarnego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
− przeanalizować działanie wzmacniaczy elektronicznych na podstawie schematów ideowych,
− scharakteryzować rolę poszczególnych elementów w układach wzmacniaczy
elektronicznych,
− obliczyć i oszacować wartości napięć i prądów składowych stałych w układach
wzmacniaczy elektronicznych,
− oszacować parametry przebiegów czasowych składowych zmiennych w układach
wzmacniaczy elektronicznych,
− zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy podczas pomiarów elektronicznych,
− zmierzyć podstawowe parametry wzmacniaczy elektronicznych,
− sporządzić charakterystyki wzmacniaczy elektronicznych,
− zbadać i scharakteryzować wpływ poszczególnych elementów w układach wzmacniaczy
elektronicznych na ich parametry i obszary zastosowań,
− przeanalizować działanie wzmacniaczy elektronicznych na podstawie wyników uzyskanych
z pomiarów,
− zlokalizować usterki w układach wzmacniaczy elektronicznych,
− skorzystać z katalogów i innych źródeł informacji, w tym w języku angielskim,
− zmontować i uruchomić wzmacniacze elektroniczne.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Budowa wzmacniaczy tranzystorowych
4.1.1. Materiał nauczania
Podstawową funkcją wzmacniacza jest zwiększenie mocy sygnału, przy zachowaniu nie
zmienionego jego kształtu. Funkcję tę realizuje się przez zastosowanie w układzie wzmacniacza
elementów czynnych. Jako elementy czynne wykorzystuje się tranzystory bipolarne, tranzystory
unipolarne lub układy scalone. Wzmocnienie sygnału odbywa się kosztem energii
doprowadzonej z źródła napięcia stałego zasilającego wzmacniacz. Sygnał przyłożony do
wejścia steruje elementem czynnym wzmacniacza a ten steruje przepływem energii ze źródła
zasilania do obciążenia (rys. 1).
Rys. 1. Schemat ogólny wzmacniacza [8, s. 246]
Układy pracy tranzystorów bipolarnych we wzmacniaczach
Od sposobu włączenia elementu czynnego w układzie wzmacniacza w znacznym stopniu
zależą właściwości wzmacniacza. Praktycznie wykorzystuje się trzy sposoby połączeń:
1. Układ o wspólnym emiterze – oznaczony WE lub OE (rys. 2a), w którym sygnał jest
doprowadzony między bazę i emiter a obciążenie jest włączone pomiędzy kolektor i emiter.
Emiter stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego. Układ
o wspólnym emiterze jest najpowszechniej stosowaną konfiguracją tranzystora bipolarnego
we wzmacniaczu małej częstotliwości. Właściwości układu o wspólnym emiterze:
− w zakresie małych i średnich częstotliwości odwraca fazę sygnału wejściowego o 1800
,
− układ zapewnia dość duże wzmocnienie napięciowe i prądowe a przez to duże
wzmocnienie mocy,
− rezystancja wejściowa układu umiarkowanie mała, zaś wyjściowa jest umiarkowanie
duża,
− układ ten ma największe wzmocnienie mocy w stosunku do układów WC czy WB,
2. Układ o wspólnym kolektorze – oznaczony WC lub OC (rys. 2b), w którym sygnał jest
doprowadzony między bazę i kolektor a obciążenie jest włączone pomiędzy emiter
i kolektor. Kolektor stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego.
w zakresie małych częstotliwości układ nie odwraca fazy sygnału wejściowego.
Właściwości układu o wspólnym kolektorze:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
− wzmocnienie napięciowe tego wzmacniacza: Ku≈1, stąd układ ten nazywany jest
wtórnikiem emiterowym,
− rezystancja wejściowa jest duża, a rezystancja wyjściowa jest mała,
− wzmocnienie prądowe podobne jak w układzie WE.
Układ ten dzięki powyższym własnościom wykorzystywany jest jako dopasowujący
lub separujący.
3. Układ o wspólnej bazie – oznaczony WB lub OB (rys. 2c), w którym sygnał jest
doprowadzony między emiter i bazę a obciążenie jest włączone pomiędzy kolektor i bazę.
Baza stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego. Właściwości
układu o wspólnej bazie:
− w zakresie małych częstotliwości układ nie odwraca fazy sygnału wejściowego,
rezystancja wejściowa jest mała (ok. β+1 razy mniejsza niż w układzie WE),
− a rezystancja wyjściowa jest duża (ok. β+1 razy większa niż w układzie WE),
− wzmocnienie prądowe jest mniejsze od jedności,
− układ ten ma najwyższą częstotliwość graniczną,
Podstawowe parametry wzmacniaczy pracujących w powyższych konfiguracjach
przedstawiono w tabeli 1.
Rys. 2. Sposoby włączenia tranzystorów: a) układ WE, b) układ WC, c) układ WB [1, s. 150]
Tabela 1. Parametry wzmacniaczy w zależności w różnych konfiguracjach OE, OB, OC – konfiguracje pracy
tranzystora bipolarnego OS, OG, OD – konfiguracje pracy tranzystora unipolarnego [5, s. 71]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
Klasy pracy wzmacniaczy
Klasa A – najczęściej stosowana klasa we wzmacniaczach napięciowych małych
sygnałów. Wzmacniacz w tej klasie zawiera jeden tranzystor. Prąd kolektora tranzystora płynie
przez cały okres sygnału wejściowego. Kąt przepływu wynosi więc 3600
= 2Π. Punkt pracy
tranzystora ustawiony jest w środku prostej obciążenia. Wzmacniacz pracujący w tej klasie ma
małe zniekształcenia, natomiast sprawność wzmacniacza nie przekracza 50%.
Rys. 3. Schemat ideowy wzmacniacze klasy A w układzie WE [5, s. 40]
Klasa B – Prąd kolektora tranzystora płynie w przybliżeniu przez jeden półokres sygnału
wejściowego. Wzmacniacze te są stosowane jako komplementarne. Wzmacniacz taki zawiera
dwa tranzystory: T1 p-n-p i T2 p-n-p. Prąd kolektora obydwu tranzystorów płynie przez połowę
okresu. Jeden tranzystor przewodzi dla dodatniej połówki sygnału natomiast drugi tranzystor
przewodzi dla ujemnej połówki sygnału. Sprawność tego wzmacniacza jest większa niż
wzmacniacza klasy A, a zniekształcenia są większe niż w klasie A ze względu na niezerowe
napięcia włączenia tranzystorów bipolarnych. Sprawność tego wzmacniacza może osiągnąć
78%.
Rys. 4. Wzmacniacz tranzystorowy klasy B: a) schemat ideowy, b) charakterystyka przejściowa, [5, s. 112]
Klasa AB – Wzmacniacz w tej klasie jest modyfikacją wzmacniacza klasy B. Prąd
kolektora tranzystora płynie przez czas krótszy niż okres, ale dłuższy niż półokres sygnału
wejściowego. Wzmacniacze w tej klasie także wykonuje się jako komplementarne. Zwiększenie
kąta przepływu likwiduje zniekształcenia powstające w klasie B ale zmniejsza się sprawność
wzmacniacza która wynosi od 50 do 70%. Wzmacniacze w tej klasie bardzo często wykorzystuje
się do budowy akustycznych wzmacniaczy mocy.
.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
Rys. 5. Wzmacniacz tranzystorowy klasy AB a) schemat układu b) charakterystyka przejściowa [5, s.113]
Klasa C – Prąd kolektora tranzystora płynie przez mniej niż połowę okresu. Sygnał wyjściowy
jest znacznie zniekształcony. Sprawność wzmacniacza wynosi od 70 do 80%. Wzmacniacze
w tej klasie wykorzystuje się do wzmacniania sygnałów dużej częstotliwości lub w powielaczach
częstotliwości.
Zasilanie i obwody polaryzacji elementów czynnych wzmacniacza stwarzają właściwe
warunki do przeniesienia i wzmocnienia sygnału przez wzmacniacz. Dobór elementów
polaryzacji tranzystora wpływa na tzw. statyczny punkt pracy wzmacniacza. Omówienia
wpływu poszczególnych elementów dokonano na podstawie często stosowanego wzmacniacza
klasy A w układzie WE wg schematu z rys. 3. Rezystory R1 i R2 ustalają napięcie na bazie
tranzystora przez co ustalają jednocześnie punkt pracy wzmacniacza na prostej obciążenia. Im
większa wartość R2 w stosunku do R1 tym większy spoczynkowy prąd kolektora. Rezystor RE
określa wartość ujemnego sprzężenia zwrotnego. Im rezystor ten ma większą wartość, tym
silniejsze jest to sprzężenie. Poprawia się przez to stabilność pracy układu a równocześnie
zmniejsza się wzmocnienie wzmacniacza. Rezystor RC polaryzuje kolektor tranzystora
a jednocześnie wpływa na wzmocnienie wzmacniacza. Im większe RC tym większe
wzmocnienie. Szacunkowa wartość wzmocnienia:
R
R
K
E
C
U −= [-]
Rezystory RC i RE wpływają również na położenie prostej obciążenia tranzystora, zmieniając
przez to jego punkt pracy.
Kondensator C1 jest elementem sprzęgającym źródło sygnału lub poprzednie stopnie
wzmacniające z wejściem wzmacniacza. Kondensator ten wraz rezystorami polaryzującymi bazę
i rezystancją RBE tranzystora stanowią filtr dolnoprzepustowy. Kondensator C1 dobiera się tak,
aby tworzył z impedancją wejściową filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości niższej niż
wymagana dolna częstotliwość graniczna fd wzmacniacza. Kondensator C1 odcina składową
stałą napięcia polaryzującą tranzystory od wejścia wzmacniacza. Wartość tego kondensatora
wyznacza się z wzoru:
]F[
f)RR(2
1
C
d21
1
Π
≥
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Kondensator C2 stanowi sprzężenie wyjścia wzmacniacza z następnym stopniem układu
elektronicznego oraz odcina składową stałą polaryzującą kolektor tranzystora od wyjścia
wzmacniacza.
]F[
f)RR(2
1
C
dOC
2
Π
≥
Kondensator CE stanowi ujemne sprzężenie zwrotne dla sygnałów zmiennoprądowych.
Eliminuje on ujemne sprzężenie zwrotne wprowadzone przez rezystor RE, zwierając składową
zmienną do masy. Pojemność tę dobiera się tak, aby dla najniższej częstotliwości fd przenoszonej
przez wzmacniacz, jego impedancja była dużo mniejsza niż rezystancja RE.
XCE<<RE
Obliczanie punktu pracy tranzystora
Przykładowe obliczenia punktu pracy dokonano dla schematu ideowego wzmacniacza z rys. 3.
Dane dla tego schematu to:
R1=100 kΩ
R2= 10 kΩ
Rc= 10 kΩ
RE= 1 kΩ
Założenia:
UCC=15V
β=100
IB=0
UBE=0,6V
IC=IE
Z dzielnika wejściowego R1 i R2 można wyznaczyć napięcie bazy zakładając IB=0
RR
R
UU
21
2
CCB
+
⋅= = 1,36 [V]
Napięcie na emiterze można wyznaczyć z zależności:
UUU BEBE −= = 0,76 [V]
znając napięcie UE, prąd IE wyznaczamy z zależności:
R
U
I
E
E
E = =0,76 [mA]
korzystając z II prawa Kirchhoffa wyznaczamy:
( )RRIUU CEECCCE +−= = 6,64 [V]
Potencjał kolektora powinien znajdować się w połowie napięcia zasilania
RIUV CECCC −= = 7,4 [V]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
Jeśli potencjał kolektora jest bliski napięcia zasilania lub ma niewielką wartość, to źle
zostały dobrane wartości rezystancji R1 lub R2. Jeśli potencjał kolektora jest bliski napięcia
zasilania, to oznacza iż spoczynkowy prąd IC jest za mały. W tej sytuacji należy zwiększyć
wartość rezystora R2 lub zmniejszyć R1. Jeśli natomiast potencjał kolektora jest znacznie
mniejszy niż ½ UCC to oznacza iż spoczynkowy prąd IC jest za duży. W tej sytuacji należy
zwiększyć wartość rezystora R1. Po skorygowaniu wartości R1 lub R2 należy powtórzyć
wcześniejsze obliczenia. Nie należy stosować małych wartości rezystancji R1 i R2 ponieważ
wpływają one na wartość impedancji wejściowej wzmacniacza, która powinna być duża.
W przypadku zastosowania za dużych rezystancji R1 i R2 prąd dzielnika będzie porównywalny
z prądem bazy i zastosowane w powyższym wyznaczaniu punktu pracy wzmacniacza założenia
nie będą prawdziwe. Po sprawdzeniu punktu pracy tranzystora określamy przybliżoną wartość
prądu bazy dla wyznaczonego prądu emitera:
( )β1
I
I
E
B
+
= = 7,52 [μA]
następnie porównujemy z prądem płynącym przez dzielnik R1 i R2.
RR
U
I
21
CC
Dziel
+
≈ =136 [μA]
Jeśli spełniona jest zależność:
II10 DzielB 〈⋅
to wyznaczanie punktu pracy wzmacniacza można zakończyć z dokładnością większą niż 10%.
Jeśli zależność nie jest spełniona należy proporcjonalnie zmniejszyć wartości rezystancji R1 i R2.
W powyższym obliczeniach warunek ten jest spełniony ponieważ:
52,710⋅ μA< 136 [μA]
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaka jest funkcja wzmacniacza?
2. Jakie znasz sposoby włączenia tranzystora we wzmacniaczach?
3. Który z układów pracy wzmacniacza wykorzystasz jako wtórnik?
4. Którą z klas wzmacniaczy wykorzystasz jako wzmacniacz małych sygnałów?
5. Jaką funkcję we wzmacniaczu tranzystorowym z rys. 3 pełnią rezystory R1 i R2?
6. Jaką funkcję we wzmacniaczu tranzystorowym z rys. 3 pełnią rezystory RC i RE?
7. Jaką funkcję we wzmacniaczu tranzystorowym z rys. 3 pełnią kondensatory C1, C2 i CE?
8. W jaki sposób polaryzuje się złącza B-E i B-C we wzmacniaczu tranzystorowym w układzie WE?
9. W jaki sposób uzyskuje się polaryzację elektrod tranzystora, gdy układ jest zasilany
z jednego źródła ?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Narysuj schemat wzmacniacza tranzystorowego w układzie WE.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) narysować odręcznie schemat, zaznaczając wyraźnie wejście, wyjście i zasilanie wzmacniacza,
2) dokonać oceny poprawności i estetyki wykonanego ćwiczenia,
Wyposażenie stanowiska pracy:
− przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
− literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Oblicz punkt pracy tranzystora pracującego we wzmacniaczu z potencjometryczną
polaryzacją bazy i sprzężeniem zwrotnym emiterowym przedstawionym na rysunku.
Obliczeń dokonać dla wzmacniacza przy następujących danych: UCC=12V, R1= 51kΩ,
R2= 20kΩ, RC= 6kΩ, RE= 1kΩ, β=180.
Schemat ideowy wzmacniacze WE [5, s.40]
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z kolejnością i sposobem wyznaczania punktu pracy,
2) obliczyć potencjały w poszczególnych punktach układu zgodnie z poleceniami zawartymi
w materiale nauczania,
3) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
4) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
− przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
− literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Pomiary napięć i prądów stałych w poszczególnych punktach pomiarowych wzmacniacza.
Wyznaczanie optymalnego punktu pracy tranzystora.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przygotować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia dla jednostopniowego
wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE),
2) zapoznać się ze sposobem polaryzacji wzmacniacza,
3) przygotować wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego,
4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
5) wykonać pomiary napięć i prądów dla określenia punktu pracy tranzystora przy określonych
wcześniej wartościach rezystancji:
− napięcie zasilania wzmacniacza UCC ……….V,
− napięcie bazy tranzystora UB.............V,
− napięcie na rezystorze w obwodzie kolektora URc =………….V,
− napięcie kolektora tranzystora UC............V,
− napięcie na rezystorze w obwodzie emitera URe =…………….V,
− napięcie między kolektorem a bazą UCB = …………V,
− prąd bazy IB =……….µA,
− prąd kolektora IC =………..mA.
6) zmieniać wartości rezystancji polaryzujących bazę obserwować zmiany prądu kolektora
i napięcia kolektorowego,
7) podać wyniki obserwacji w postaci wniosków,
8) wyznaczyć optymalny punkt pracy tranzystora,
9) dokonać oceny poprawności wniosków na podstawie materiału nauczania pkt 4.1.1.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacze stabilizowane,
– rezystory regulowane,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Analiza wybranych schematów ideowych wzmacniaczy tranzystorowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z materiałem nauczania,
2) wspólnie w grupie dla podanych schematów ideowych określić:
− sposób włączenia elementu czynnego,
− klasę wzmacniacza,
− elementy polaryzujące bazę tranzystora,
− elementy polaryzujące kolektor tranzystora,
− elementy polaryzujące emiter tranzystora,
− elementy sprzęgające wejście i wyjście wzmacniacza.
3) podać wyniki analizy w postaci wniosków,
4) dokonać oceny poprawności wniosków z innymi grupami i dokonać ewentualnych korekt
wniosków.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
Wyposażenie stanowiska pracy:
− plansze ze schematami ideowymi wzmacniaczy,
− przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
− literatura z rozdziału 6.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń? ¨ ¨
2) dobrać konfigurację wzmacniacza dla konkretnego zastosowania? ¨ ¨
3) określić zmiany prądu kolektora spowodowane inną polaryzacją bazy? ¨ ¨
4) określić zmiany napięcia Uc spowodowane inną polaryzacją bazy? ¨ ¨
5) określić wpływ poszczególnych elementów wzmacniacza na punkt pracy? ¨ ¨
6) wyjaśnić sposób przepływu mocy we wzmacniaczu? ¨ ¨
7) określić wyprowadzenia wejściowe, wyjściowe i wspólne tranzystora
w układzie WE, WC, WB? ¨ ¨
8) wykonać pomiary statycznych napięć i prądów wzmacniacza? ¨ ¨
9) wyznaczyć optymalny punkt pracy tranzystora.? ¨ ¨
10) określić poziom napięcia bazy w stosunku do napięcia emitera i kolektora? ¨ ¨
11) określić zależność pomiędzy prądem bazy i kolektora? ¨ ¨
12) określić na podstawie schematu ideowego klasę wzmacniacza? ¨ ¨
13) określić na podstawie schematu ideowego sposób włączenia elementu czynnego?¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
4.2. Zasada działania wzmacniacza
4.2.1. Materiał nauczania
Zasada pracy wzmacniacza WE
Po podłączeniu napięcia zasilania wzmacniacza tranzystor zostaje odpowiednio
spolaryzowany przyjmując statyczny punkt pracy zaznaczony na rys. 6 jako Q. W wyniku
podania na wejście wzmacniacza sygnału zmiennego dodaje się ono do statycznego napięcia
wyznaczonego wstępną polaryzacją bazy. Napięcie UBE zmienia się więc wokół punktu
Q oznaczającego statyczny punkt pracy. Zmiana tego napięcia powoduje zmianę prądu bazy
zgodnie z charakterystyką wejściową IB = f(UBE). Sygnał zmienny powinien być na tyle mały,
aby można było założyć, iż wzmacniacz pracuje na liniowym odcinku charakterystyki. Prąd bazy
zmienia się wokół wartości IBQ. Z kolei zmiany prądu bazy wywołują zmiany prądu kolektora.
które są β razy większe niż zmiany prądu bazy ( charakterystyka przejściowa tranzystora
IC = f(IB)). Zmiany prądu kolektora wywołują na obciążeniu RC proporcjonalne zmiany napięcia.
Zmienia się również UCE wokół wartości UCEQ (charakterystyka IC = f(UCE)). Zmiany napięcia
UCE są w przeciwfazie do zmian prądu kolektora i mają większą amplitudę (k- krotnie) niż
wejściowe napięcie UBE co oznacza iż nastąpiło wzmocnienie napięciowe sygnału
(KU=UWY/UWE). Dla składowej zmiennej punkt pracy porusza się po dynamicznej prostej
obciążenia. Prosta ta ma inne nachylenie jak prosta obciążenia statyczna, ponieważ dla
składowej zmiennej rezystor RE bocznikowany jest pojemnością CE która dla sygnału zmiennego
stanowi zwarcie. Dynamiczna prosta obciążenia przechodzi przez punkt Q który nie uległ
zmianie oraz punkt UCC-UEQ na osi odciętych. Napięciem wyjściowym wzmacniacza jest
składowa zmienna napięcia kolektora. Składowa stała tego napięcia jest blokowana dzięki
pojemności C2 . Zmiany napięcia wyjściowego są odwrócone w fazie w stosunku do sygnału
wejściowego.
Rys. 6. Zasada działania wzmacniacza [5, s.47]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego
Wpływ sprzężenia zwrotnego przeanalizujemy w oparciu o schemat wzmacniacza z rys. 3.
Gdy zwiększymy nieznacznie sygnał wejściowy (napięcie UB ) wówczas wzrośnie prąd bazy,
a tym samym prąd emitera i kolektora. Wzrost prądu emitera spowoduje zwiększenie napięcia
na rezystorze emiterowym, a tym samym zmniejszenie napięcia między bazą i emiterem, które
było przyczyną wzrostu prądu bazy. Napięcie na rezystorze emiterowym przeciwdziała zmianom
sygnału wejściowego. We wzmacniaczu możemy więc wyróżnić blok podstawowy
odpowiedzialny za wzmocnienie sygnału (k-krotnie) i układ sprzężenia zwrotnego (rezystor RE),
którego zadaniem jest przekazanie na wejście układu części sygnału wyjściowego. W wyniku
oddziaływania sprzężenia zwrotnego zmieniają się więc właściwości całego układu. Sprzężenie
zwrotne może powodować wzrost (dodatnie sprzężenie) lub zmniejszenie (ujemne sprzężenie)
sygnału doprowadzonego do wejścia układu podstawowego.
Dodatnie sprzężenie zwrotne wykorzystywane jest w generatorach i przerzutnikach i nie jest
przedmiotem tego opracowania. Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje zmniejszenie sygnału
wejściowego, w związku z tym sygnał wyjściowy jest odpowiednio zmniejszony. Dla
wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym wzmocnienie jest mniejsze od układu
podstawowego. Jest to wadą zastosowania ujemnego sprzężenia zwrotnego, jednak zastosowanie
tego sprzężenia korzystnie wpływa na inne parametry wzmacniacza. Do zalet tych należą:
− zwiększenie pasma przenoszenia Δf wzmacniacza,
− zmniejszenie zniekształceń nieliniowych,
− zmniejszenie poziomu szumów i zakłóceń,
− zmniejszenie impedancji wyjściowej,
− zwiększenie impedancji wejściowej.
W układzie bez kondensatora CE wzmocnienie to można szacunkowo wyznaczyć:
R
R
K
E
C
U −= [-]
W układzie z kondensatorem CE w miejsce RE należy wstawić XCE
. Ujemne sprzężenie zwrotne
wpływa również na stałość punktu pracy wzmacniacza. Nawet niewielka zmiana prądu kolektora
może powodować duże zmiany parametrów wzmacniaczy takich jak wzmocnienie,
czy impedancja wejściowa. Na zmianę prądu kolektora wpływa:
− prąd zerowy kolektora ICB0,
− napięcie UBE,
− współczynnik wzmocnienia prądowego β.
Wszystkie te wielkości ściśle zależą od temperatury w jakiej pracuje wzmacniacz. Prąd ICB0
podwaja się co 60
C, napięcie UBE maleje o 2mV/0
C, a współczynnik wzmocnienia prądowego
β wzrasta o ok. 1/80 na 10
C. Dodając do wzmacniacza ujemne sprzężenie nie eliminujemy
wpływu tych wielkości na pracę wzmacniacza, ale zapewniamy, iż wzmacniacz pracuje stabilnie
w określonych granicach zmian tych wielkości.
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaka jest zależność pomiędzy prądem bazy i prądem kolektora?
2. Jaka jest zależność pomiędzy prądem kolektora i napięciem kolektorowym?
3. Jaką funkcję we wzmacniaczu pełni rezystor emiterowy?
4. Jak ujemne sprzężenie zwrotne wpływa na wzmocnienie i stabilność wzmacniacza?
5. Jak obliczyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza?
6. Jaki kształt będzie miał sygnał wyjściowy wzmacniacza w stosunku do sygnału wejściowego?
7. Które z parametrów tranzystora wpływają na niestabilność pracy wzmacniacza?
8. Czy potrafisz wyjaśnić zasadę działania wzmacniacza na podstawie charakterystyk?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Pomiary sygnałów zmiennoprądowych dla jednostopniowego wzmacniacza
tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE).
Schemat do badania wzmacniacza tranzystorowego
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przygotować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia dla jednostopniowego
wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE) zgodnie z rysunkiem,
2) przygotować wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego,
3) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
4) ustawić optymalny punkt pracy tranzystora,
5) wykonać pomiary napięć zmiennych wejściowego i wyjściowego przy częstotliwości
f = 1kHz,
6) obliczyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza wg wzoru:
U
U
K
WE
WY
U = [-]
7) zaobserwować na ekranie lampy oscyloskopowej oscyloskopu dwustrumieniowego
przesunięcia fazowe między napięciami UWE i UWY ,
8) zaprezentować wyniki z wykonanego ćwiczenia,
9) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne mierniki uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
Ćwiczenie 2
Pomiary wpływu ujemnego sprzężenia zwrotnego na wzmocnienie i pasmo przenoszenia
jednostopniowego wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE).
Układ pomiarowy podano w ćwiczeniu 1. Do badania można wykorzystać wzmacniacz
z rysunku:
Schemat ideowy wzmacniacze WE [5, s.40]
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przygotować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia dla jednostopniowego
wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE),
2) przygotować wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego,
3) ustawić optymalny punkt pracy tranzystora,
4) podłączyć do wejścia wzmacniacza generator funkcyjny,
5) podłączyć do wejścia i wyjścia wzmacniacza oscyloskop dwukanałowy,
6) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak,
aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony,
7) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
8) obliczyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza wg wzoru
U
U
K
WE
WY
U =
9) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową zmieniając częstotliwość
generatora w zakresie od 10Hz do 200 kHz skokami według skali logarytmicznej: 10Hz,
20Hz, 50Hz, 100Hz itd.,
10) wyznaczyć wzmocnienie i pasmo przenoszenia na charakterystyce amplitudowo-
częstotliwościowej dla trzech wartości rezystora RE,
11) wyznaczyć i porównać wzmocnienie z równolegle włączonym do rezystora RE
kondensatorem CE=2,2μF i bez tego kondensatora, (porównanie wzmocnień można dokonać
tyko dla niezniekształconych przebiegów wyjściowych),
12) dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału nauczania pkt 4.2.1,
13) zaprezentować wyniki z wykonanego ćwiczenia,
14) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
− stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
− elektroniczne mierniki uniwersalne,
− zasilacz stabilizowany,
− generator funkcyjny,
− oscyloskop z sondami pomiarowymi,
− opornica dekadowa,
− przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
− literatura z rozdziału 6.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
4.2.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń? ¨ ¨
2) narysować schemat układu pomiarowego dla pomiarów sygnałów
zmiennoprądowych? ¨ ¨
3) wyjaśnić zasadę działania wzmacniacza dla sygnałów zmiennoprądowych? ¨ ¨
4) wyznaczyć na podstawie pomiarów wzmocnienie napięciowe wzmacniacza? ¨ ¨
5) wyjaśnić wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na pracę wzmacniacza? ¨ ¨
6) wyjaśnić wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na parametry wzmacniacza? ¨ ¨
7) określić wpływ temperatury na stabilność pracy wzmacniacza? ¨ ¨
8) zmierzyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza? ¨ ¨
9) określić zniekształcenia sygnału wyjściowego przy źle dobranym punkcie pracy
i zbyt dużym napięciu wejściowym? ¨ ¨
10) określić rodzaj sprzężenia, które zwiększa wzmocnienie wzmacniacza i gdzie się
je wykorzystuje? ¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
4.3. Parametry wzmacniacza
4.3.1. Materiał nauczania
Do najważniejszych parametrów wzmacniaczy należą:
− wzmocnienie napięciowe (Ku), prądowe (KI) i mocy (Kp),
− dolna i górna częstotliwość graniczna,
− pasmo przenoszonych częstotliwości,
− impedancja wejściowa i wyjściowa,
− zniekształcenia liniowe i nieliniowe.
Ponadto właściwości wzmacniaczy określa się na podstawie charakterystyki przejściowej oraz
charakterystyk częstotliwościowych: amplitudowej i fazowej.
1. Wzmocnieniem napięciowym wzmacniacza KU nazywa się stosunek napięcia wyjściowego
UWY do napięcia wejściowego UWE.
U
U
K
WE
WY
U = [-]
U
U
log20K
WE
WY
U dB = [dB]
2. Wzmocnienie prądowe KI definiuje się jako stosunek prądów wyjściowego do
wejściowego.
]dB[
I
Ilog20K
WE
WY
I dB =
3. Wzmocnienie mocy jest określane stosunkiem mocy dostarczonej do obciążenia do mocy
wejściowej.
KK
I
I
U
U
K IU
WE
WY
WE
WY
P ⋅== [-] ( )KKlog10K IUP dB ⋅= [dB]
Ze względu na przeznaczenie wymaga się od wzmacniacza dużego wzmocnienia napięciowego,
prądowego lub mocy.
4. Impedancję wejściową definiuje się jako stosunek napięcia wejściowego do prądu
wejściowego
I
U
Z
WE
WE
WE = [Ω]
5. Impedancję wyjściową definiuje się jako stosunek napięcia wyjściowego do prądu
wyjściowego
I
U
Z
WY
WY
WY = [Ω]
6. Charakterystyka przejściowa (rys. 7) określa zależność UWY od UWE dla sygnału
sinusoidalnego o częstotliwości f= const leżącej w paśmie przenoszenia wzmacniacza.
Rys. 7. Charakterystyka przejściowa wzmacniacza [5, s.36]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
W zależności od wartości amplitudy sygnału wejściowego wzmacniacz może ten sygnał
wzmacniać bez zniekształceń lub ze zniekształceniami. Dla napięć wejściowych od 0 do
UWE max zachowana jest proporcja przyrostu napięcia wyjściowego do wejściowego. Po
przekroczeniu tej wartości elementy aktywne wzmacniacza wchodzą w stan nasycenia co
powoduje powstanie dużych zniekształceń sygnału wyjściowego.
7. Charakterystyka amplitudowa (rys. 8a) określa zależność modułu wzmocnienia
od częstotliwości. Wykreśla się ją w skali logarytmicznej. Dla tej zależności wyznacza się
dwie wartości, przy których wzmocnienie zmniejsza się do wartości K0,707
2
K
uO
uO
= ,
co w mierze logarytmicznej odpowiada 3dB, przy której moc sygnału wyjściowego
zmniejsza się o połowę. Wartości te określa się jako częstotliwość graniczną dolną (fd)
i górną (fg). Odległość pomiędzy częstotliwością graniczną dolną i górną nazywa się
pasmem przenoszenia i oznacza Δf .
Rys. 8. Charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza a) amplitudowa b) fazowa [5, s.35]
8. Charakterystyka fazowa przedstawia zmiany wartości przesunięcia fazy pomiędzy
sygnałem wyjściowym i wejściowym w zależności od częstotliwości. Przykład takiej
charakterystyki przedstawiono na rys. 8b
Wzmacniacz idealny powinien wzmacniać sygnały nie powodując zmiany ich kształtu. We
wzmacniaczach rzeczywistych powstają dwa rodzaje zniekształceń sygnałów:
− zniekształcenia nieliniowe, wywołane przez nieliniowość charakterystyk statycznych
niektórych elementów wzmacniacza (tranzystora, transformatora z rdzeniem żelaznym itp.)
Zniekształcenia nieliniowe mierzy się za pomocą specjalistycznych mierników,
− zniekształcenia liniowe wywołane niejednakowym przenoszeniem przez wzmacniacz
sygnałów o różnych częstotliwościach. Zniekształcenia liniowe można określić na
podstawie charakterystyki amplitudowo - częstotliwościowej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia.
1. Jakie znasz podstawowe parametry wzmacniacza?
2. Czy znasz definicje podstawowych parametrów wzmacniacza?
3. W której części charakterystyki przejściowej powinien pracować wzmacniacz?
4. Jaki kształt ma charakterystyka częstotliwościowa?
5. Jak wyznacza się częstotliwość graniczną dolną i górną oraz pasmo przenoszenia?
6. Jakie wielkości określają wzmocnienie napięciowe?
7. Jakie wielkości określają wzmocnienie mocy?
8. Jak obliczyć impedancję wejściową i wyjściową?
9. Jakie rodzaje zniekształceń powstają we wzmacniaczu?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Pomiar charakterystyki przejściowej.
Schemat blokowy układu do wyznaczania podstawowych
charakterystyk wzmacniaczy
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem,
2) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
3) ustalić rezystancję obciążenia Ro= 5kΩ,
4) wyznaczyć charakterystykę przenoszenia, zmieniając UWE w granicach od 0 do do takiej
wartości która nie uszkodzi wzmacniacza mierząc napięcie wejściowe UWE i wyjściowe UWY,
5) na podstawie pomiarów wyznaczyć charakterystykę UWY = f (UWE),
6) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi (p 4.3.1) i ocenić efekty swojej pracy,
7) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
– opornice dekadowe,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Pomiar wzmocnienia prądowego.
Schemat blokowy układu do wyznaczania wzmocnienia prądowego wzmacniacza oraz
impedancji wejściowej i wyjściowej
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem,
2) do wejścia podłączyć dodatkową rezystancję R,
3) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f=1kHz, a amplitudę UWE dobrać tak, aby kształt
przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony,
4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
5) zmieniać rezystancję obciążenia w zakresie od 1-10 kΩ co 1 kΩ,
6) prąd wejściowy i wyjściowy wyznaczyć z zależności:
R
U
I
R
WE = [A]
R
U
I
O
WY
WY = [A]
7) wzmocnienie prądowe KI definiuje się jako stosunek prądów wyjściowego do wejściowego.
I
I
K
WE
WY
I = [-]
8) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– opornice dekadowe,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
Ćwiczenie 3
Pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zmontować układ pomiarowy z ćwiczenia 2,
2) ustalić rezystancję obciążenia Ro= 5kΩ oraz R=0,
3) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
4) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak,
aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony,
5) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową, zmieniając częstotliwość
generatora w zakresie od 10Hz do 100kHz skokami według skali logarytmicznej: 10Hz,
20Hz, 50Hz, 100Hz itd. mierząc napięcie wyjściowe UWY, gdy UWE = const.,
6) na podstawie pomiarów wyznaczyć charakterystykę KU = f(f),
7) na wykresie wyznaczyć dwie wartości częstotliwości: dolną i górną oraz pasmo
przenoszenia,
8) powtórzyć operacje od pkt. 5 do 7 dla 2-3 wartości rezystora RE, a charakterystyki nanieść
na jednym układzie współrzędnych,
9) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi i ocenić efekty swojej pracy,
10) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– rezystory regulowane,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Pomiar impedancji wejściowej ZWE
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zmontować układ pomiarowy z ćwiczenia 2,
2) ustalić wskazaną przez prowadzącego ćwiczenie rezystancję obciążenia Ro, np.: 1kΩ, 5kΩ,
10 kΩ. Przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f=1kHz, a amplitudę UWE dobrać tak,
aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony,
3) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
4) zmierzyć napięcie wyjściowe dla rezystancji R = 0,
5) zwiększać rezystancję R (Rmax= 100 kΩ) i obserwować napięcie na wyjściu - ustawić je tak,
aby zmalało o połowę,
6) wyłączyć napięcie zasilania wzmacniacza i odłączyć rezystancję R od obwodu,
7) zmierzyć rezystancję R która odpowiada impedancji wejściowej (ZWE=R).
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
UWAGA. Jeśli mimo maksymalnej rezystancji R nie udało się zmniejszyć napięcia wyjściowego
o połowę możesz skorzystać z wzoru:
R
'UU
'U
Z
WEWE
WE
WE ⋅
−
= [Ω]
gdzie:
−'UWE napięcie wejściowe dla R=Rmax
−UWE napięcie wejściowe dla R=0
8) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi i ocenić efekty swojej pracy,
9) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– opornice dekadowe,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 5
Pomiar impedancji wyjściowej ZWY.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zmontować układ pomiarowy z ćwiczenia 2,
2) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f=1kHz, a amplitudę UWE dobrać tak, aby kształt
przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony,
3) ustalić rezystancję R=0,
4) odłączyć rezystancję Ro,
5) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
6) zmierzyć napięcie wyjściowe,
7) ustawić Ro na maksymalną i włączyć do układu zgodnie ze schematem,
8) zmniejszać rezystancję Ro do wartości minimalnej 1 kΩ obserwując napięcie na wyjściu
i ustawić je tak, aby zmalało o połowę,
9) wyłączyć napięcie zasilania wzmacniacza i odłączyć rezystancję Ro od obwodu,
10) zmierzyć rezystancję Ro, która odpowiada impedancji wyjściowej. (ZWY=Ro),
UWAGA. Jeśli mimo minimalnej rezystancji Ro nie udało się zmniejszyć napięcia wyjściowego
o połowę, możesz skorzystać ze wzoru:
R
U
UU
Z o'
WY
'
WYWY
WY ⋅
−
= [Ω]
gdzie:
'UWY - napięcie wyjściowe dla Ro włączonego
UWY - napięcie wyjściowe dla Ro wyłączonego
Ro - rezystancja dla której zmierzono 'UWY
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
11) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi i ocenić efekty swojej pracy,
12) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– rezystory regulowane,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) zorganizować stanowisko do pomiaru charakterystyki przenoszenia
i amplitudowo-częstotliwościowej? ¨ ¨
2) wymienić parametry wzmacniacza? ¨ ¨
3) wyznaczyć maksymalną wartość napięcia wejściowego z ch-ki przejściowej? ¨ ¨
4) zmierzyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza? ¨ ¨
5) zmierzyć wzmocnienie prądowe wzmacniacza? ¨ ¨
6) obliczyć na podstawie KU i Ki wzmocnienie mocy? ¨ ¨
7) określić przykładowy kształt charakterystyki amplitudowej wzm. akustycznego? ¨ ¨
8) odczytać parametry z charakterystyki częstotliwościowej? ¨ ¨
9) wyznaczyć na charakterystyce amplitudowej częstotliwości graniczne? ¨ ¨
10) wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza na podstawie pomiarów? ¨ ¨
11) zmierzyć impedancję wejściową? ¨ ¨
12) zmierzyć impedancję wyjściową? ¨ ¨
13) określić, jaka powinna być impedancja wejściowa i wyjściowa dla
wzmacniacza idealnego? ¨ ¨
14) wykorzystać zdobyte wiadomości w pomiarach rzeczywistego wzmacniacza? ¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
4.4. Klasyfikacja wzmacniaczy
4.4.1. Materiał nauczania
Wzmacniacz wielostopniowy
Gdy jest wymagane wzmocnienie większe od możliwego do uzyskania w pojedynczym
stopniu wzmacniającym (wzmacniaczu jednostopniowym), wówczas stosuje się wzmacniacze
wielostopniowe, czyli składające się z wielu stopni pojedynczych. W takich wzmacniaczach
poszczególne stopnie wzmacniające są połączone tak, że napięcie wyjściowe stopnia
poprzedniego jest jednocześnie napięciem wejściowym stopnia następnego. Takie połączenie
pojedynczych stopni wzmacniających jest nazywane połączeniem kaskadowym. Poszczególne
stopnie mogą być połączone bezpośrednio (wyjście stopnia poprzedniego jest zwarte
galwanicznie z wejściem stopnia następnego) - jest to wzmacniacz ze sprzężeniem
bezpośrednim, pojemnościowe (wyjście stopnia poprzedniego jest połączone poprzez
kondensator o odpowiednio dużej pojemności z wejściem stopnia następnego) - jest to
wzmacniacz ze sprzężeniem pojemnościowym lub transformatorowe (sygnał wyjściowy stopnia
poprzedniego jest przez transformator podawany na wejście stopnia następnego) - jest to
wzmacniacz ze sprzężeniem transformatorowym.
W dwustopniowym wzmacniaczu ze sprzężeniem pojemnościowym (rys. 9) rezystory RB1 i RC1
oraz RB2 i RC2 stanowią obwód polaryzacji ustalający spoczynkowy punkt pracy tranzystorów T1
i T2. Kondensator sprzęgający C2 zastosowano w celu oddzielenia napięć stałych występujących
w pierwszym i drugim stopniu (punkty pracy tych stopni są od siebie niezależne), natomiast
kondensatory C1 i C3 oddzielają napięcia stałe występujące we wzmacniaczu od źródła sygnału
i obciążenia (źródło sygnału i obciążenie nie wpływają na punkt pracy tranzystorów T1 i T2).
[8,s264]
Rys. 9. Schemat ogólny wzmacniacza dwustopniowego [8, s.265]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
Wzmocnienie dwóch stopni połączonych kaskadowo, czyli wzmocnienie wypadkowe Ku, jest
równe iloczynowi wzmocnień poszczególnych stopni Kul i Ku2.
Ku=U3/U1= Kulּ Ku2 [-]
gdzie:
Kul - wzmocnienie 1 stopnia,
Ku2 - wzmocnienie 2 stopnia,
Ku - wzmocnienie wypadkowe,
U1 - napięcie wejściowe,
U3 - napięcie wyjściowe.
Ponieważ wzmocnienie jest często wyrażane w jednostkach logarytmicznych, wtedy wypadkowe
wzmocnienie wzmacniacza wyrażone w dB jest równe sumie wzmocnień (w dB)
poszczególnych stopni.
(Ku)dB=(Ku1)dB +(Ku1)dB [dB]
Pasmo przenoszenia wzmacniacza składającego się z dwóch identycznych stopni o wzmocnieniu
Ku1 oraz częstotliwościach granicznych fd (dolna) i fg (górna) wyznaczono graficznie na rys. 10a.
Pasmo to jest trochę mniejsze niż pojedynczych stopni wzmacniających. W przypadku dwóch
różnych stopni wzmacniających pasmo wypadkowe jest mniejsze od najmniejszego z nich
(rys.10b).
Rys. 10. Charakterystyka amplitudowo - częstotliwościowa wzmacniacza a) składająca się z dwóch identycznych
stopni b)składająca się z dwóch stopni o różnych charakterystykach [8, s.266]
Wzmacniacz różnicowy
Wzmacniacz różnicowy jest wzmacniaczem z dwoma wejściami. Podstawową własnością
wzmacniacza różnicowego jest zdolność wzmacniania różnicy wartości sygnałów
przychodzących na jego wejścia (czyli tzw. sygnałów różnicowych), tłumienia natomiast
wspólnej części sygnałów wejściowych (np. na tle stałych poziomów napięć o tej samej
polaryzacji lub zakłóceń przychodzących w tej samej fazie na oba wejścia). Można więc w ten
sposób wydzielić mały sygnał użyteczny z tła różnorodnych zakłóceń lub stałych sygnałów
maskujących. Napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do różnicy napięć wejściowych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
Wzmacniacz ten stosowany jest jako wzmacniacz wejściowy wzmacniaczy mocy i wzmacniaczy
operacyjnych. Układ wzmacniacza różnicowego zbudowany jest z dwóch tranzystorów
połączonych emiterami. Stabilizacji prądu emiterów tranzystorów T1 i T2 dokonuje się za
pomocą wspólnego rezystora RE. Bazy tranzystorów stanowią dwa wejścia wzmacniacza, a ich
kolektory – wyjścia. Układ może być sterowany niesymetrycznie, tzn. sygnał z jednego źródła
jest podawany względem masy na jedno z wejść, podczas gdy drugie wejście ma ustalony
potencjał (np. potencjał masy układu) lub symetrycznie, jeśli sygnał użyteczny podawany jest
między oba wejścia (praktycznie jest to sterowanie z dwóch źródeł, a wzmacnianym sygnałem
użytecznym jest różnica sygnałów tych źródeł). Jeżeli sygnał wyjściowy jest pobierany tylko
z kolektora tranzystora T1 lub T2 względem masy układu to wzmacniacz ma wyjście
niesymetryczne. Jeżeli natomiast sygnałem jest różnica napięć między kolektorem
T1 i kolektorem T2, to wzmacniacz ma wyjście symetryczne. [8, s 270]
Układ ten charakteryzuje się małym dryfem temperaturowym, gdyż spowodowane
temperaturą zmiany punktu pracy obu tranzystorów następują współbieżnie i niepożądany sygnał
wyjściowy zależy tylko od różnic między parametrami tranzystorów. Gdy tranzystory
są identyczne (takie same charakterystyki przejściowe oraz jednakowe wzmocnienia prądowe β)
i rezystory RC1 i RC2 mają takie same wartości, wówczas przy jednakowych napięciach
wejściowych U1=U2 napięcie na węzłach A i B mają tę samą wartość, a więc różnicowe napięcie
wyjściowe jest równe zeru. Jeżeli napięcie U1 jest większe niż U2, to prąd kolektora tranzystora
T1 jest większy niż prąd kolektora T2, a więc wskutek spadku napięcia na rezystorze RC1
potencjał na węźle A jest niższy niż na węźle B. Przy odwrotnej relacji napięć wejściowych
zmieni się znak różnicy napięć między węzłami A i B. Na wyjściu symetrycznym zatem pojawia
się napięcie UAB proporcjonalne do napięć wejściowych. [8, s 271]
Rys. 11. Podstawowy układ wzmacniacza różnicowego [8, s 270]
UAB=UA-UB=KUS(U1–U2) [V]
gdzie KUS jest wzmocnieniem dla wyjścia symetrycznego
KUS = -gmRC [-]
Wzmocnienie dla wyjścia niesymetrycznego jest dwa razy mniejsze niż dla wyjścia
niesymetrycznego
KUN = -gmRC/2 [-]
gdzie
26mV
I
26mV
I
U
I
g EC
T
C
m
≈== [1/Ω]
W obydwu przypadkach wzmocnienie jest jednak proporcjonalne do prądu emitera.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
Jednym z ważniejszych parametrów wzmacniacza różnicowego jest współczynnik
tłumienia sygnału wspólnego (oznaczany również skrótem CMRR) definiowany jako iloraz
wzmocnienia dla sygnału różnicowego i wzmocnienia dla sygnału wspólnego
Rg
K
K
CMRR Em
w
s
≈= [-]
gdzie:
KS - wzmocnienie sygnału różnicowego
KW - wzmocnienie sygnału wspólnego
Wzmacniacz mocy
W każdym wzmacniaczu, oprócz zwiększania amplitudy sygnału (napięcia lub prądu),
następuje również wzmocnienie mocy. Wzmacniaczem mocy jest nazywany wzmacniacz
o specjalnej konstrukcji, którego zadaniem jest dostarczenie do obciążenia (np. głośnika we
wzmacniaczach akustycznych) odpowiednio dużej mocy użytecznej wzmacnianego sygnału.
Są to przeważnie wzmacniacze o dużym wzmocnieniu prądowym i małym (zwykle bliskim 1)
wzmocnieniu napięciowym. Dlatego też stopnie poprzedzające wzmacniacz mocy powinny
dostarczać sygnał o odpowiednio dużej amplitudzie, wystarczającej do jego wysterowania.
Rys. 12 Schemat funkcjonalny wzmacniacza mocy [5,s.108]
Głównymi parametrami roboczymi określającymi właściwości wzmacniacza mocy są:
− maksymalna użyteczna moc wyjściowa sygnału POmax;
− sprawność energetyczna η, określana stosunkiem użytecznej mocy wyjściowej do mocy
dostarczanej ze źródła zasilania,
− zniekształcenia nieliniowe określane zawartością harmonicznych w sygnale wyjściowym
przy wymuszeniu sinusoidalnym o określonej częstotliwości,
− pasmo przenoszenia oraz kształt charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej.
Rys. 13 Schemat stopnia wyjściowego w klasie AB [5, s.114]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
Przy projektowaniu wzmacniaczy mocy dąży się do zapewnienia wymaganej użytecznej
mocy wyjściowej sygnału, przy jak największej sprawności energetycznej układu i możliwie
najmniejszych zniekształceniach nieliniowych.
Wzmacniacz selektywny
Wzmacniaczem selektywnym nazywa się wzmacniacz wzmacniający tylko sygnały
w wąskim paśmie częstotliwości wokół pewnej częstotliwości zwanej środkową fo. Wzmacniacz
ten tłumi wszystkie inne sygnały o częstotliwościach leżących poza tym przedziałem. Idealną
charakterystyką amplitudowo – częstotliwościową takiego wzmacniacza jest prostokąt
przedstawiony linią przerywaną na rys. 14. Takiej charakterystyki nie daje się uzyskać
w praktyce. W rzeczywistych układach osiąga się charakterystykę zaznaczoną pogrubioną linią
ciągłą. Głównymi parametrami roboczymi określającymi właściwości wzmacniacza
selektywnego są:
− częstotliwość środkowa fo,
− pasmo przenoszenia Δf,
− współczynnik prostokątności określający stromość zboczy charakterystyki amplitudowej
-miara selektywności wzmacniacza. Współczynnik ten zdefiniowany jest wzorem:
f
f
p
20∆
∆
=
gdzie:
Δf - przedział częstotliwości dla spadku wzmocnienia o 3 dB
Δf20 - przedział częstotliwości dla spadku wzmocnienia o 20 dB
Rys. 14. Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa wzmacniacza selektywnego [8, s.283]
Pozostałe parametry wzmacniacza definiuje się i mierzy tak samo jak dla innych wzmacniaczy.
Wzmacniacz ten w budowie różni się od zwykłego wzmacniacza tym, iż zamiast rezystora
kolektorowego zawiera równoległy obwód rezonansowy (rys. 15). Ponieważ wzmocnienie
napięciowe wzmacniacza zależy od impedancji obciążenia (obwód rezonansowy) jego wartość
będzie się zmieniała w zależności od częstotliwości, tak jak impedancja obwodu rezonansowego.
Największą wartość wzmocnienie osiągnie dla częstotliwości rezonansowej:
LC2Π
1
fo = [Hz]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
Pasmo przenoszenia wzmacniacza będzie zależało od dobroci obwodu rezonansowego LC
gdzie
C
L
R
1
Q = .
gdzie:
R - rezystancja cewki
L – indukcyjność cewki
C – pojemność
Im mniejsza dobroć obwodu rezonansowego tym szersze pasmo wzmacniacza.
Rys. 15. Wzmacniacz selektywny z pojedynczym obwodem rezonansowym [8, s.284]
Wzmacniacz szerokopasmowy
Wzmacniacze te służą do wzmacniania sygnałów o szerokim widmie częstotliwości. Stosuje
się je głównie jako:
− wzmacniacze teletransmisyjne,
− wzmacniacze odbiorników TV,
− wzmacniacze urządzeń radarowych.
We wzmacniaczach szerokopasmowych dąży się do uzyskania jak najmniejszej dolnej
częstotliwości granicznej i jak największej górnej częstotliwości granicznej. Wzmacniacz
szerokopasmowy opisuje się za pomocą tych samych parametrów jak zwykły wzmacniacz
pasmowy. W zakresie wysokich częstotliwości wzmocnienie wzmacniacza jest ograniczane
przez pojemności własne tranzystorów oraz pojemności montażowe. Do budowy tych
wzmacniaczy wykorzystuje się więc tranzystory o małych pojemnościach złączowych.
Wzmacniacze te są zbudowane jako układy OE o sprzężeniu pojemnościowym.
Rys. 16. Schemat wzmacniacza z układem kaskadowym [5, s.93]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
W razie trudności z uzyskaniem szerszego pasma stosuje się układy WB lub wzmacniacze
z stopniami kaskodowymi. Układ kaskody tworzą dwa tranzystory pracujące w układzie OE-OB.
(rys 16.) Tranzystor T1 pracujący w układzie OE ma duże wzmocnienie prądowe i niewielkie
wzmocnienie napięciowe, ponieważ jego kolektor obciążony jest rezystancją wejściową
tranzystora T2 pracującego w układzie OB. Z tego wynika małe wzmocnienie napięciowe stopnia
z tranzystorem T1. Efekt Millera jest prawie niezauważalny i w związku z tym wartość górnej
częstotliwości granicznej jest duża. Kaskoda charakteryzuje się również bardzo małym
oddziaływaniem wyjścia układu na wejście i dużą liniowością charakterystyki przejściowej.
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia.
1. Jak wyznaczyć wzmocnienie wzmacniacza wielostopniowego?
2. Jak zmieni się charakterystyka amplitudowa dwóch jednakowych połączonych stopni
wzmacniających?
3. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz różnicowy?
4. Co oznacza wejście symetryczne i niesymetryczne dla wzmacniacza różnicowego?
5. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz mocy?
6. Jak wyznaczyć sprawność wzmacniacza mocy?
7. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz selektywny?
8. Gdzie stosuje się wzmacniacze selektywne?
9. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz szerokopasmowy?
10. Gdzie stosuje się wzmacniacze szerokopasmowe?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Pomiar wzmocnienia napięciowego i pasma przenoszenia wzmacniacza dwustopniowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem,
Schemat blokowy układu do wyznaczania wzmocnienia napięciowego wzmacniacza i pasma przenoszenia
3) dokonać pomiaru wzmocnienia napięciowego dwóch jednostopniowych wzmacniaczy,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
4) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową obydwu pojedynczych stopni
wzmacniających, zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10Hz do 100kHz
skokami według skali logarytmicznej: 10Hz, 20Hz, 50Hz, 100Hz itd. mierząc napięcie
wyjściowe UWY gdy UWE = const.,
5) połączyć wzmacniacze tak, aby wyjście pierwszego wzmacniacza było połączone z
wejściem drugiego wzmacniacza za pomocą pojemności,
6) dokonać pomiaru wzmocnienia napięciowego tak połączonych wzmacniaczy,
7) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową wzmacniacza dwustopniowego,
w identyczny sposób jak wzmacniacza pojedynczego,
8) nanieść charakterystyki amplitudowe na jeden układ współrzędnych i wyznaczyć pasmo
przenoszenia,
9) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi (p 4.4.1),
10) dokonać oceny pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe dwustopniowego wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– rezystory regulowane,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Poznanie własności, parametrów i zasady działania wzmacniacza różnicowego.
Schemat blokowy układu do badania wzmacniacza różnicowego
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem,
2) włączyć generator funkcyjny na wejście 1. Wejście 2 połączyć do masy przez kondensator
C = 470μF,
3) zmierzyć wzmocnienie układu przy wyjściu asymetrycznym pomiędzy kolektorem
tranzystora T2 a masą. Badanie wykonać dla częstotliwości sygnału wejściowego f = 1kHz.,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
4) zmierzyć wzmocnienie układu przy wyjściu symetrycznym pomiędzy kolektorem
tranzystora T1 i T2 . Badanie wykonać dla częstotliwości sygnału wejściowego f = 1kHz,
5) porównać wyniki otrzymane z dwóch poprzednich punktów i dokonać oceny poprawności
wyników na podstawie materiału nauczania pkt 4.4.1,
6) podać sygnał z generatora na obydwa wejścia i zmierzyć wzmocnienie układu przy wyjściu
symetrycznym pomiędzy kolektorem tranzystora T1 i T2. Badanie wykonać dla
częstotliwości sygnału wejściowego f=1kHz. Wyznaczyć wzmocnienie sygnału wspólnego
i współczynnik CMRR,
7) porównać wyniki otrzymane i dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału
nauczania pkt 4.4.1,
8) dokonać analizy wykonanego ćwiczenia,
9) zaprezentować efekty swojej pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe różnicowego wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– rezystory regulowane,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Pomiar charakterystyki amplitudowej wzmacniacza szerokopasmowego i selektywnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem w ćwiczeniu 1,
2) ustalić rezystancję obciążenia Ro = 5kΩ,
3) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak, aby
kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony,
4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
5) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową wzmacniacza szerokopasmowego,
zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10 Hz do 100 MHz mierząc napięcie
wyjściowe UWY gdy UWE = const,
6) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową wzmacniacza selektywnego,
dobierając zakres badanych częstotliwości w zależności od parametrów (pasma
przenoszenia i częstotliwości środkowej) mierząc napięcie wyjściowe UWY gdy
UWE = const,
7) wyznaczyć na podstawie pomiarów charakterystykę KU = f(f),
8) wykonać powyższe czynności dla wzmacniacza selektywnego dla dwóch wartości C w
obwodzie rezonansowym,
9) nanieść charakterystyki na jeden układ współrzędnych za pomocą programu
komputerowego „Excel”,
10) wyznaczyć na wykresach dwie wartości częstotliwości granicznych: dolną i górną oraz
pasmo przenoszenia,
11) porównać wyniki otrzymane i dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału
nauczania pkt 4.4.1,
12) dokonać oceny ćwiczenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe szerokopasmowego wzmacniacza tranzystorowego,
– stanowisko pomiarowe selektywnego wzmacniacza tranzystorowego,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacze stabilizowane,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– rezystory regulowane,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Pomiar wybranych parametrów i charakterystyk wzmacniacza mocy.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem,
2) wykonać pomiary napięć i prądów stałych w poszczególnych punktach pomiarowych
i ustalić punkt pracy układu (klasę pracy wzmacniacza),
3) przyjąć częstotliwość sygnału wejściowego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak,
aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony,
Układ pomiarowy wzmacniacza mocy
4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów,
5) przyłączyć do wyjścia wzmacniacza opornik suwakowy lub dekadowy dużej mocy,
6) obliczyć moc pobraną z zasilania, moc dostarczoną do obciążenia i sprawność dla różnych
wartości obciążenia (1 kΩ, 100Ω, 50Ω, 10Ω, 8Ω, 4Ω )korzystając z zależności:
100
P
P
ZAS
WY
⋅=η [%], PWY = UWY
2
/RO [W], PZAS = IZAS ·UZAS [W]
7) wyznaczyć charakterystykę dopasowania energetycznego odbiornika do impedancji
wyjściowej wzmacniacza. dla podanych wartości obciążenia Ro (1 kΩ, 100Ω, 50Ω, 10Ω, 9Ω,
8Ω, 7Ω, 6Ω, 5Ω, 4Ω, 3Ω, 2Ω, 1Ω)
PWY = f(Ro)
8) wyznaczyć charakterystykę współczynnika zawartości harmonicznych w funkcji napięcia
wejściowego za pomocą miernika zniekształceń. Napięcie wejściowe zmieniać od zera do
takiej wartości, przy której na wyjściu wzmacniacza przebieg obserwowany na oscyloskopie
będzie widocznie zniekształcony
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
h = f(UWE)
9) wyznaczyć charakterystykę KP = f(f), zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10
Hz do 100 kHz skokami według skali logarytmicznej: 10Hz, 20Hz, 50Hz, 100Hz itd.
mierząc napięcie wyjściowe UWY gdy UWE = const.
UWAGA: Pomiary z pkt 7 i 9 można wykonać wykorzystując miernik mocy wyjściowej
np. PWM 6
10) wyznaczyć na wykresach dwie wartości częstotliwości granicznych: dolną i górną oraz
pasmo przenoszenia,
11) porównać wyniki otrzymane i dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału
nauczania pkt 4.4.1,
12) dokonać oceny ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko pomiarowe tranzystorowego wzmacniacza mocy,
– elektroniczne przyrządy uniwersalne,
– zasilacz stabilizowany,
– generator funkcyjny,
– oscyloskop z sondami pomiarowymi,
– miernik zniekształceń,
– rezystory regulowane,
– przybory i materiały do pisania, gumka, linijka,
– literatura z rozdziału 6.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) zaprojektować układy pomiarowe i sposób pomiaru wzmocnienia
i charakterystyki amplitudowej wzmacniaczy? ¨ ¨
2) zmontować wszystkie układy pomiarowe? ¨ ¨
3) obliczyć wzmocnienie i oszacować pasmo przenoszenia wzmacniacza
wielostopniowego na podstawie pomiarów pojedynczych stopni? ¨ ¨
4) określić, jaki wzmacniacz zastosować dla czujnika temperatury oddalonego
od wzmacniacza (duże zakłócenia wspólne na przewodach) ? ¨ ¨
5) określić, jaki wzmacniacz zastosować do wysterowania głośnika? ¨ ¨
6) określić, jaki wzmacniacz zastosować dla wzmocnienia sygnału z kamery
(pasmo kilka MHz)? ¨ ¨
7) określić, jaki wzmacniacz zastosować, aby odebrać tyko jedną stację radiową
z całego pasma częstotliwości? ¨ ¨
8) zmierzyć sprawność wzmacniacza? ¨ ¨
9) określić, gdzie wydziela się moc tracona we wzmacniaczu mocy? ¨ ¨
10) podać parametry wzmacniacza mocy określające jaki głośnik można przyłączyć
do niego? ¨ ¨
11) włączyć sygnał wejściowy symetryczny i niesymetryczny do wzmacniacza
różnicowego? ¨ ¨
12) narysować charakterystykę amplitudową wzmacniacza za pomocą programu Excel?¨ ¨
13) obliczyć i wyznaczyć praktycznie częstotliwość środkową wzmacniacza
selektywnego? ¨ ¨
14) znaleźć w katalogu tranzystory do zastosowania we wzmacniaczu
szerokopasmowym? ¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
39
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Są to zadania: otwarte, z luką
i wielokrotnego wyboru.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi:
− w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedź X (w przypadku
pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić
odpowiedź prawidłową),
− w zadaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedź w wyznaczone pole,
− w zadaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy,
6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom podstawowy,
II część - poziom ponadpodstawowy.
7. Otrzymasz następujące oceny szkolne:
− dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 6 zadań z poziomu podstawowego,
− dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 10 zadań z poziomu podstawowego,
− dobry – za rozwiązanie 15 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego,
− bardzo dobry – za rozwiązanie 17 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu
ponadpodstawowego,
8. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
9. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą przysporzyć Ci
zadania: 15 – 20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
10. Na rozwiązanie testu masz 45 min.
Powodzenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
40
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
I część
1. Wzmacniacz to układ, w którym następuje wzmocnienie:
a) częstotliwości sygnału,
b) mocy sygnału,
c) częstotliwości i mocy sygnału.
2. Element czynny we wzmacniaczu steruje przepływem energii ze .......................... do
........................ . Elementami tymi mogą być:
-
-
3. Przyporządkuj poszczególne układy pracy wzmacniacza określonym oznaczeniom:
a) OB,
b) OE,
c) OC.
1 2 3
4. Częstotliwości graniczne wyznacza się na podstawie charakterystyki:
a) amplitudowej,
b)fazowej,
c) amplitudowo – fazowej.
5. Podaj definicje częstotliwości granicznej.
6. Zniekształcenia nieliniowe wywołane są przez:
a) niejednakowe przenoszenie przez wzmacniacz sygnałów o różnych częstotliwościach,
b) nieliniowość charakterystyk statycznych niektórych elementów wzmacniacza,
c) nieliniowość charakterystyk dynamicznych niektórych elementów wzmacniacza.
7. W środku liniowej części charakterystyki wybiera się punkt pracy wzmacniacza klasy:
a) AB,
b)A,
c) C.
8. Parametry wzmacniacza klasy AB są następujące:
-
-
-
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
41
9. Prąd kolektora w tranzystorze płynie w przybliżeniu przez jeden półokres napięcia
sterującego w klasie:
a) B,
b)A,
c) C.
10. Wzmacniacze klasy C pracują głównie jako wzmacniacze ....................
.....................................
11. Wzmocnienie wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym jest:
a) większe niż wzmocnienie układu podstawowego,
b)mniejsze niż wzmocnienie układu podstawowego,
c) takie samo jak wzmocnienie układu podstawowego.
12. Wzmocnienie wzmacniacza wielostopniowego jest:
a) iloczynem wzmocnień poszczególnych stopni,
b)ilorazem wzmocnień poszczególnych stopni,
c) różnicą wzmocnień poszczególnych stopni.
13. Realizacja wzmacniacza szerokopasmowego wymaga różnorodnych zabiegów w celu:
a) zmniejszenia częstotliwości granicznej dolnej i zwiększenia częstotliwości górnej,
b) zwiększenia częstotliwości granicznej dolnej i zmniejszenia częstotliwości górnej,
c) zwiększenia częstotliwości granicznej dolnej i zwiększenia częstotliwości górnej.
14. Zadaniem wzmacniacza selektywnego jest:
a) tłumienie sygnałów w określonym paśmie częstotliwości, a wzmacnianie sygnałów
o częstotliwościach leżących poza tym pasmem,
b)wydzielanie i wzmacnianie sygnałów w określonym paśmie częstotliwości, tłumienie
sygnałów o częstotliwościach leżących poza tym pasmem,
c) wzmacnianie sygnałów w określonym paśmie częstotliwości, a tłumienie sygnałów
o częstotliwościach leżących poza tym pasmem.
II część
15. Oblicz indukcyjność cewki wzmacniacza selektywnego nastrojonego na częstotliwość 5kHz,
jeśli C = 10 nF.
16. Wymień zalety ujemnego sprzężenia zwrotnego.
17. Scharakteryzuj układ o wspólnym kolektorze.
18. Wyznacz na charakterystyce amplitudowej pasmo częstotliwości.
19. Wyjaśnij, na czym polega połączenie kaskodowe wzmacniacza.
20. Narysuj schemat wzmacniacza różnicowego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
42
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ……………………………………………………..
Badanie wzmacniacza tranzystorowego
Zakreśl poprawną odpowiedź, wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek.
Nr
zadania
Odpowiedź
Punkty
1. a b c
2.
3.
4. a b c
5.
6. a b c
7. a b c
8.
9. a b c
10.
11. a b c
12. a b c
13. a b c
14. a b c
15.
16.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
43
17.
18.
19.
20.
Razem:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
44
6. LITERATURA
1. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G. : Elektronika. WSiP, Warszawa 1996.
2. Grabowski. L. : Pracownia elektroniczna WSiP, Warszawa 1999.
3. Horowitz P., Hill W. : Sztuka elektroniki WKiŁ 1999
4. Masewicz T. :Radioelektronika dla praktyków WKiŁ 1986
5. Pióro B., Pióro M. : Podstawy elektroniki WSiP, Warszawa 1997.
6. Praca zbiorowa pod redakcją Zioło K. : Laboratorium elektroniki Gliwice 2000
7. Rusek A. : Podstawy elektroniki WSiP, Warszawa 1981
8. Rusek M. ,Pasiebiński J. : Elementy i układy elektroniczne. WNT, Warszawa 1999.
9. Woźniak J. : Pracownia elektryczna. Instytut Technologii Eksploatacji Radom 1995

More Related Content

What's hot

3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennegoLukas Pobocha
 
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowegoLukas Pobocha
 
10. Montowanie i sprawdzanie układów automatyki
10. Montowanie i sprawdzanie układów automatyki10. Montowanie i sprawdzanie układów automatyki
10. Montowanie i sprawdzanie układów automatykiAdam Osa
 
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...Lukas Pobocha
 
22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzających
22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzających22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzających
22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzającychLukas Pobocha
 
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznychLukas Pobocha
 
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego 25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego Lukas Pobocha
 
13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznej
13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznej13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznej
13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznejLukas Pobocha
 
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...Lukas Pobocha
 
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznychLukas Pobocha
 
10. Badanie generatorów
10. Badanie generatorów10. Badanie generatorów
10. Badanie generatorówLukas Pobocha
 

What's hot (20)

Technik.weterynarii 18
Technik.weterynarii 18Technik.weterynarii 18
Technik.weterynarii 18
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
 
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
 
10. Montowanie i sprawdzanie układów automatyki
10. Montowanie i sprawdzanie układów automatyki10. Montowanie i sprawdzanie układów automatyki
10. Montowanie i sprawdzanie układów automatyki
 
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
 
22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzających
22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzających22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzających
22. Wykonywanie instalacji elektrycznych i podstawowych pomiarów sprawdzających
 
Technik.weterynarii 16
Technik.weterynarii 16Technik.weterynarii 16
Technik.weterynarii 16
 
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
 
Technik.weterynarii 11
Technik.weterynarii 11Technik.weterynarii 11
Technik.weterynarii 11
 
Rzeznik.wedliniarz 741[03] z2.02_u
Rzeznik.wedliniarz 741[03] z2.02_uRzeznik.wedliniarz 741[03] z2.02_u
Rzeznik.wedliniarz 741[03] z2.02_u
 
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego 25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
 
21
2121
21
 
Technik.weterynarii 15
Technik.weterynarii 15Technik.weterynarii 15
Technik.weterynarii 15
 
13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznej
13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznej13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznej
13. Wykonywanie naprawy maszyn, urządzeń instalacji elektrycznej
 
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
 
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
20. Montowanie zabezpieczeń w instalacji elektrycznych
 
Technik.transportu.kolejowego 311[38] o1.03_u
Technik.transportu.kolejowego 311[38] o1.03_uTechnik.transportu.kolejowego 311[38] o1.03_u
Technik.transportu.kolejowego 311[38] o1.03_u
 
10. Badanie generatorów
10. Badanie generatorów10. Badanie generatorów
10. Badanie generatorów
 
Technik.elektryk 311[08] z2.01_u
Technik.elektryk 311[08] z2.01_uTechnik.elektryk 311[08] z2.01_u
Technik.elektryk 311[08] z2.01_u
 
Technik.weterynarii 13
Technik.weterynarii 13Technik.weterynarii 13
Technik.weterynarii 13
 

Viewers also liked

Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014
Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014
Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014Artur Osak
 
21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięcia
21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięcia21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięcia
21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięciaLukas Pobocha
 
9. Badanie liniowych układów scalonych
9. Badanie liniowych układów scalonych9. Badanie liniowych układów scalonych
9. Badanie liniowych układów scalonychLukas Pobocha
 
7. Badanie elementów i układów automatyki
7. Badanie elementów i układów automatyki7. Badanie elementów i układów automatyki
7. Badanie elementów i układów automatykiLukas Pobocha
 
Ii. oze porównanie miast-na stronę
Ii. oze   porównanie miast-na stronęIi. oze   porównanie miast-na stronę
Ii. oze porównanie miast-na stronęProAkademia
 
24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowych
24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowych24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowych
24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowychLukas Pobocha
 
6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich parametrów
6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich  parametrów6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich  parametrów
6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich parametrówLukas Pobocha
 
Wykonywanie protez częściowych
Wykonywanie protez częściowych Wykonywanie protez częściowych
Wykonywanie protez częściowych Dawid Bogocz
 
Zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w Warszawie
Zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w WarszawieZmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w Warszawie
Zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w WarszawieLOCzacki
 
Informacja zawodowa
Informacja zawodowaInformacja zawodowa
Informacja zawodowabogna88
 
Szkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznych
Szkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznychSzkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznych
Szkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznychLenaxCSD
 
5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrów
5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrów5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrów
5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrówLukas Pobocha
 

Viewers also liked (20)

Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014
Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014
Raport z rynku_nieruchomosci_iii_kwartal_2014
 
21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięcia
21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięcia21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięcia
21. Montowanie rozdzielnic niskiego napięcia
 
9. Badanie liniowych układów scalonych
9. Badanie liniowych układów scalonych9. Badanie liniowych układów scalonych
9. Badanie liniowych układów scalonych
 
Możliwość wykorzystania zasad prakseologicznych w zarządzaniu projektami zmia...
Możliwość wykorzystania zasad prakseologicznych w zarządzaniu projektami zmia...Możliwość wykorzystania zasad prakseologicznych w zarządzaniu projektami zmia...
Możliwość wykorzystania zasad prakseologicznych w zarządzaniu projektami zmia...
 
7. Badanie elementów i układów automatyki
7. Badanie elementów i układów automatyki7. Badanie elementów i układów automatyki
7. Badanie elementów i układów automatyki
 
Ii. oze porównanie miast-na stronę
Ii. oze   porównanie miast-na stronęIi. oze   porównanie miast-na stronę
Ii. oze porównanie miast-na stronę
 
24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowych
24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowych24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowych
24. Eksploatowanie uniwersalnych przyrządów pomiarowych
 
6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich parametrów
6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich  parametrów6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich  parametrów
6. Montowanie układów cyfrowych i pomiary ich parametrów
 
Scalone dokumenty (7)
Scalone dokumenty (7)Scalone dokumenty (7)
Scalone dokumenty (7)
 
Nowlog
NowlogNowlog
Nowlog
 
Raport analityczny NCIndex30
Raport analityczny NCIndex30Raport analityczny NCIndex30
Raport analityczny NCIndex30
 
nadpobudliwość czy ADHD
nadpobudliwość czy ADHDnadpobudliwość czy ADHD
nadpobudliwość czy ADHD
 
Plan Działań Wspierających
Plan Działań Wspierających Plan Działań Wspierających
Plan Działań Wspierających
 
Wykonywanie protez częściowych
Wykonywanie protez częściowych Wykonywanie protez częściowych
Wykonywanie protez częściowych
 
20 7.1 pspn_tresc
20 7.1 pspn_tresc20 7.1 pspn_tresc
20 7.1 pspn_tresc
 
Zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w Warszawie
Zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w WarszawieZmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w Warszawie
Zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia w Warszawie
 
Informacja zawodowa
Informacja zawodowaInformacja zawodowa
Informacja zawodowa
 
Szkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznych
Szkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznychSzkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznych
Szkolenie okresowe BHP dla pracowników inżynieryjno-technicznych
 
Przedszkole
PrzedszkolePrzedszkole
Przedszkole
 
5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrów
5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrów5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrów
5. Montowanie układów analogowych i pomiary ich parametrów
 

Similar to 8. Badanie wzmacniaczy tranzystorowych

26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i mier...
26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i  mier...26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i  mier...
26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i mier...Lukas Pobocha
 
Gornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_u
Gornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_uGornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_u
Gornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_uMuszex
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennegoLukas Pobocha
 
2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałegoLukas Pobocha
 
2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałegoLukas Pobocha
 
17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczych
17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczych17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczych
17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczychLukas Pobocha
 
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowegoLukas Pobocha
 
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_uTechnik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_uKubaSroka
 
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...Lukas Pobocha
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_uRzeźnik Sebastian
 
23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorów23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorówLukas Pobocha
 
25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopów25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopówLukas Pobocha
 
40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymi
40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymi40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymi
40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymiLukas Pobocha
 

Similar to 8. Badanie wzmacniaczy tranzystorowych (20)

Technik.elektryk 311[08] z4.03_u
Technik.elektryk 311[08] z4.03_uTechnik.elektryk 311[08] z4.03_u
Technik.elektryk 311[08] z4.03_u
 
26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i mier...
26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i  mier...26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i  mier...
26. Eksploatowanie częstościomierzy, generatorów pomiarowych, mostków i mier...
 
Gornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_u
Gornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_uGornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_u
Gornik.eksploatacji.podziemnej 711[02] z2.02_u
 
2.02
2.022.02
2.02
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
 
2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego
 
2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego
 
17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczych
17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczych17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczych
17. Badanie elementów i urządzeń wykonawczych
 
Technik.elektryk 311[08] z2.02_u
Technik.elektryk 311[08] z2.02_uTechnik.elektryk 311[08] z2.02_u
Technik.elektryk 311[08] z2.02_u
 
Technik.elektryk 311[08] z1.02_u
Technik.elektryk 311[08] z1.02_uTechnik.elektryk 311[08] z1.02_u
Technik.elektryk 311[08] z1.02_u
 
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
 
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_uTechnik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_u
 
Technik.elektryk 311[08] z3.05_u
Technik.elektryk 311[08] z3.05_uTechnik.elektryk 311[08] z3.05_u
Technik.elektryk 311[08] z3.05_u
 
Technik.elektryk 311[08] z3.03_u
Technik.elektryk 311[08] z3.03_uTechnik.elektryk 311[08] z3.03_u
Technik.elektryk 311[08] z3.03_u
 
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
 
23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorów23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorów
 
Lakiernik 714[03] l2.02_u
Lakiernik 714[03] l2.02_uLakiernik 714[03] l2.02_u
Lakiernik 714[03] l2.02_u
 
25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopów25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopów
 
40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymi
40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymi40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymi
40. badanie układów sterowania z regulatorami nieciągłymi
 

More from Lukas Pobocha

1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracyLukas Pobocha
 
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracyLukas Pobocha
 
12. Badanie podstawowych układów cyfrowych
12. Badanie podstawowych układów cyfrowych12. Badanie podstawowych układów cyfrowych
12. Badanie podstawowych układów cyfrowychLukas Pobocha
 
13. Badanie układów uzależnień czasowych
13. Badanie układów uzależnień czasowych13. Badanie układów uzależnień czasowych
13. Badanie układów uzależnień czasowychLukas Pobocha
 
14. Badanie układów sprzęgających
14. Badanie układów sprzęgających14. Badanie układów sprzęgających
14. Badanie układów sprzęgającychLukas Pobocha
 
15. Badanie układów transmisji sygnałów
15. Badanie układów transmisji sygnałów15. Badanie układów transmisji sygnałów
15. Badanie układów transmisji sygnałówLukas Pobocha
 
16. Badanie czujników i przetworników przemysłowych
16. Badanie czujników i przetworników przemysłowych16. Badanie czujników i przetworników przemysłowych
16. Badanie czujników i przetworników przemysłowychLukas Pobocha
 
18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plc
18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plc18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plc
18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plcLukas Pobocha
 
19. Badanie regulatorów ciągłych
19. Badanie regulatorów ciągłych19. Badanie regulatorów ciągłych
19. Badanie regulatorów ciągłychLukas Pobocha
 
20. Badanie regulatorów nieliniowych
20. Badanie regulatorów nieliniowych20. Badanie regulatorów nieliniowych
20. Badanie regulatorów nieliniowychLukas Pobocha
 
21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerze
21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerze21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerze
21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerzeLukas Pobocha
 
22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontrolera
22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontrolera22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontrolera
22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontroleraLukas Pobocha
 
23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontrolera
23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontrolera23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontrolera
23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontroleraLukas Pobocha
 
27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowej
27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowej27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowej
27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowejLukas Pobocha
 
28. Badanie odbiornika radiowego
28. Badanie odbiornika radiowego28. Badanie odbiornika radiowego
28. Badanie odbiornika radiowegoLukas Pobocha
 

More from Lukas Pobocha (15)

1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
 
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
1. Przygotowanie do bezpiecznej pracy
 
12. Badanie podstawowych układów cyfrowych
12. Badanie podstawowych układów cyfrowych12. Badanie podstawowych układów cyfrowych
12. Badanie podstawowych układów cyfrowych
 
13. Badanie układów uzależnień czasowych
13. Badanie układów uzależnień czasowych13. Badanie układów uzależnień czasowych
13. Badanie układów uzależnień czasowych
 
14. Badanie układów sprzęgających
14. Badanie układów sprzęgających14. Badanie układów sprzęgających
14. Badanie układów sprzęgających
 
15. Badanie układów transmisji sygnałów
15. Badanie układów transmisji sygnałów15. Badanie układów transmisji sygnałów
15. Badanie układów transmisji sygnałów
 
16. Badanie czujników i przetworników przemysłowych
16. Badanie czujników i przetworników przemysłowych16. Badanie czujników i przetworników przemysłowych
16. Badanie czujników i przetworników przemysłowych
 
18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plc
18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plc18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plc
18. Badanie układów sterowania ze sterownikiem plc
 
19. Badanie regulatorów ciągłych
19. Badanie regulatorów ciągłych19. Badanie regulatorów ciągłych
19. Badanie regulatorów ciągłych
 
20. Badanie regulatorów nieliniowych
20. Badanie regulatorów nieliniowych20. Badanie regulatorów nieliniowych
20. Badanie regulatorów nieliniowych
 
21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerze
21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerze21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerze
21. Pisanie i uruchamianie programów w asemblerze
 
22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontrolera
22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontrolera22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontrolera
22. Badanie modułów wewnętrznych mikrokontrolera
 
23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontrolera
23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontrolera23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontrolera
23. Badanie układów zewnętrznych mikrokontrolera
 
27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowej
27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowej27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowej
27. Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem techniki komputerowej
 
28. Badanie odbiornika radiowego
28. Badanie odbiornika radiowego28. Badanie odbiornika radiowego
28. Badanie odbiornika radiowego
 

8. Badanie wzmacniaczy tranzystorowych

  • 1. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Krzysztof Tułaj Badanie wzmacniaczy tranzystorowych 311[07].Z1.01 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006
  • 2. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 1 Recenzenci: mgr inż. Maria Tura mgr inż. Anna Tąpolska Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Danuta Pawełczyk Konsultacja: mgr inż. Gabriela Poloczek Korekta: Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[07].Z1.01 „Badanie wzmacniaczy tranzystorowych” zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik elektronik Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006
  • 3. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 2 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania 7 4.1. Budowa wzmaczniaczy tranzystorowych 7 4.1.1. Materiał nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzające 12 4.1.3. Ćwiczenia 13 4.1.4. Sprawdzian postępów 15 4.2. Zasada działania wzmacniacza 16 4.2.1. Materiał nauczania 16 4.2.2. Pytania sprawdzające 17 4.2.3. Ćwiczenia 18 4.2.4. Sprawdzian postępów 20 4.3. Parametry wzmacniacza 21 4.3.1. Materiał nauczania 21 4.3.2. Pytania sprawdzające 23 4.3.3. Ćwiczenia 23 4.3.4. Sprawdzian postępów 27 4.4. Klasyfikacja wzmacniaczy 28 4.4.1. Materiał nauczania 28 4.4.2. Pytania sprawdzające 34 4.4.3. Ćwiczenia 34 4.4.4. Sprawdzian postępów 38 5. Sprawdzian osiągnięć 39 6. Literatura 44
  • 4. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 3 1. WPROWADZENIE Materiał opracowany w tym poradniku pomoże Ci w analizie schematów analogowych urządzeń elektronicznych zawierających wiele rozwiązań wzmacniaczy tranzystorowych. Wraz z innymi jednostkami modułowymi (liniowe układy scalone, generatory, zasilacze) moduł ten umożliwia poprawne zrozumienie działania urządzenia. Wiedza ta ułatwi Ci projektowanie, montowanie, uruchamianie i lokalizację usterek w układach analogowych. Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o wzmacniaczach tranzystorowych, wyjaśni Ci ich budowę, zasadę działania oraz różne rozwiązania układowe wzmacniaczy ich własności i zastosowanie. Postaraj się zrozumieć zasadę działania wzmacniacza, zależności pomiędzy napięciami stałymi we wzmacniaczu i przebiegi sygnałów w ważniejszych punktach wzmacniacza. Poradnik ten zawiera: − wymagania wstępne – wykaz niezbędnych umiejętności i wiadomości, które powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej, − cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, − materiał nauczania umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów, − pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia, − ćwiczenia, − sprawdzian postępów, − sprawdzian osiągnięć, zawierający zestaw zadań testowych, − literaturę. Przed każdym ćwiczeniem otrzymasz informację od nauczyciela o wymaganiach związanych z wykonywanym ćwiczeniem. Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność. Po zrealizowaniu materiału nauczania spróbuj rozwiązać test „Sprawdzian postępów”. W tym celu postępuj zgodnie ze wskazaniami instrukcji poprzedzającej test. Jednostka modułowa: „Badanie wzmacniaczy tranzystorowych” której treści teraz poznasz jest jednym z modułów koniecznych do analizy układów analogowych. Bezpieczeństwo i higiena pracy W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.
  • 5. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 4 Schemat układu jednostek modułowych w module „Budowa układów analogowych” 311[07].Z1.03 Badanie generatorów 311[07].Z1 Badanie układów analogowych 311[07].Z1.01 Badanie wzmacniaczy tranzystorowych 311[07].Z1.02 Badanie liniowych układów scalonych 311[07].Z1.04 Badanie zasilaczy
  • 6. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 5 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji program jednostki modułowej „Badanie wzmacniaczy tranzystorowych” powinieneś umieć: − rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki, − rozpoznawać elementy elektroniczne na podstawie ich symboli, − definiować pojęcia: impedancja, wzmocnienie, transmitancja, − zastosować prawa Ohma i Kirchhoffa, − rysować i projektować dzielnik napięcia i prądu, − definiować pojęcie częstotliwości granicznej dolnej, górnej i pojęcie pasma przenoszenia, − definiować pojęcie rezonansu, − objaśniać budowę i charakterystyki filtru pasmowo – przepustowego, − definiować pojęcie dobroci filtru, − korzystać z różnych źródeł informacji, − organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii, − dobierać przyrządy i inne materiały potrzebne do wykonania ćwiczeń, − łączyć układy na podstawie schematów ideowych i montażowych, − obsługiwać elektroniczne mierniki uniwersalne, − obsługiwać oscyloskop i generator funkcyjny, − mierzyć podstawowe wielkości elektryczne, − rysować wykresy na podstawie tabel pomiarowych, − stosować programy komputerowe do wyznaczania charakterystyk, − współpracować w grupie, − przestrzegać zasad bezpieczeństwa i higieny pracy podczas pomiarów, oraz − objaśniać zasadę działania i schemat zastępczy tranzystora bipolarnego, − objaśniać parametry i charakterystyki tranzystora bipolarnego.
  • 7. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 6 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − przeanalizować działanie wzmacniaczy elektronicznych na podstawie schematów ideowych, − scharakteryzować rolę poszczególnych elementów w układach wzmacniaczy elektronicznych, − obliczyć i oszacować wartości napięć i prądów składowych stałych w układach wzmacniaczy elektronicznych, − oszacować parametry przebiegów czasowych składowych zmiennych w układach wzmacniaczy elektronicznych, − zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy podczas pomiarów elektronicznych, − zmierzyć podstawowe parametry wzmacniaczy elektronicznych, − sporządzić charakterystyki wzmacniaczy elektronicznych, − zbadać i scharakteryzować wpływ poszczególnych elementów w układach wzmacniaczy elektronicznych na ich parametry i obszary zastosowań, − przeanalizować działanie wzmacniaczy elektronicznych na podstawie wyników uzyskanych z pomiarów, − zlokalizować usterki w układach wzmacniaczy elektronicznych, − skorzystać z katalogów i innych źródeł informacji, w tym w języku angielskim, − zmontować i uruchomić wzmacniacze elektroniczne.
  • 8. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 7 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Budowa wzmacniaczy tranzystorowych 4.1.1. Materiał nauczania Podstawową funkcją wzmacniacza jest zwiększenie mocy sygnału, przy zachowaniu nie zmienionego jego kształtu. Funkcję tę realizuje się przez zastosowanie w układzie wzmacniacza elementów czynnych. Jako elementy czynne wykorzystuje się tranzystory bipolarne, tranzystory unipolarne lub układy scalone. Wzmocnienie sygnału odbywa się kosztem energii doprowadzonej z źródła napięcia stałego zasilającego wzmacniacz. Sygnał przyłożony do wejścia steruje elementem czynnym wzmacniacza a ten steruje przepływem energii ze źródła zasilania do obciążenia (rys. 1). Rys. 1. Schemat ogólny wzmacniacza [8, s. 246] Układy pracy tranzystorów bipolarnych we wzmacniaczach Od sposobu włączenia elementu czynnego w układzie wzmacniacza w znacznym stopniu zależą właściwości wzmacniacza. Praktycznie wykorzystuje się trzy sposoby połączeń: 1. Układ o wspólnym emiterze – oznaczony WE lub OE (rys. 2a), w którym sygnał jest doprowadzony między bazę i emiter a obciążenie jest włączone pomiędzy kolektor i emiter. Emiter stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego. Układ o wspólnym emiterze jest najpowszechniej stosowaną konfiguracją tranzystora bipolarnego we wzmacniaczu małej częstotliwości. Właściwości układu o wspólnym emiterze: − w zakresie małych i średnich częstotliwości odwraca fazę sygnału wejściowego o 1800 , − układ zapewnia dość duże wzmocnienie napięciowe i prądowe a przez to duże wzmocnienie mocy, − rezystancja wejściowa układu umiarkowanie mała, zaś wyjściowa jest umiarkowanie duża, − układ ten ma największe wzmocnienie mocy w stosunku do układów WC czy WB, 2. Układ o wspólnym kolektorze – oznaczony WC lub OC (rys. 2b), w którym sygnał jest doprowadzony między bazę i kolektor a obciążenie jest włączone pomiędzy emiter i kolektor. Kolektor stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego. w zakresie małych częstotliwości układ nie odwraca fazy sygnału wejściowego. Właściwości układu o wspólnym kolektorze:
  • 9. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 8 − wzmocnienie napięciowe tego wzmacniacza: Ku≈1, stąd układ ten nazywany jest wtórnikiem emiterowym, − rezystancja wejściowa jest duża, a rezystancja wyjściowa jest mała, − wzmocnienie prądowe podobne jak w układzie WE. Układ ten dzięki powyższym własnościom wykorzystywany jest jako dopasowujący lub separujący. 3. Układ o wspólnej bazie – oznaczony WB lub OB (rys. 2c), w którym sygnał jest doprowadzony między emiter i bazę a obciążenie jest włączone pomiędzy kolektor i bazę. Baza stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego. Właściwości układu o wspólnej bazie: − w zakresie małych częstotliwości układ nie odwraca fazy sygnału wejściowego, rezystancja wejściowa jest mała (ok. β+1 razy mniejsza niż w układzie WE), − a rezystancja wyjściowa jest duża (ok. β+1 razy większa niż w układzie WE), − wzmocnienie prądowe jest mniejsze od jedności, − układ ten ma najwyższą częstotliwość graniczną, Podstawowe parametry wzmacniaczy pracujących w powyższych konfiguracjach przedstawiono w tabeli 1. Rys. 2. Sposoby włączenia tranzystorów: a) układ WE, b) układ WC, c) układ WB [1, s. 150] Tabela 1. Parametry wzmacniaczy w zależności w różnych konfiguracjach OE, OB, OC – konfiguracje pracy tranzystora bipolarnego OS, OG, OD – konfiguracje pracy tranzystora unipolarnego [5, s. 71]
  • 10. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 9 Klasy pracy wzmacniaczy Klasa A – najczęściej stosowana klasa we wzmacniaczach napięciowych małych sygnałów. Wzmacniacz w tej klasie zawiera jeden tranzystor. Prąd kolektora tranzystora płynie przez cały okres sygnału wejściowego. Kąt przepływu wynosi więc 3600 = 2Π. Punkt pracy tranzystora ustawiony jest w środku prostej obciążenia. Wzmacniacz pracujący w tej klasie ma małe zniekształcenia, natomiast sprawność wzmacniacza nie przekracza 50%. Rys. 3. Schemat ideowy wzmacniacze klasy A w układzie WE [5, s. 40] Klasa B – Prąd kolektora tranzystora płynie w przybliżeniu przez jeden półokres sygnału wejściowego. Wzmacniacze te są stosowane jako komplementarne. Wzmacniacz taki zawiera dwa tranzystory: T1 p-n-p i T2 p-n-p. Prąd kolektora obydwu tranzystorów płynie przez połowę okresu. Jeden tranzystor przewodzi dla dodatniej połówki sygnału natomiast drugi tranzystor przewodzi dla ujemnej połówki sygnału. Sprawność tego wzmacniacza jest większa niż wzmacniacza klasy A, a zniekształcenia są większe niż w klasie A ze względu na niezerowe napięcia włączenia tranzystorów bipolarnych. Sprawność tego wzmacniacza może osiągnąć 78%. Rys. 4. Wzmacniacz tranzystorowy klasy B: a) schemat ideowy, b) charakterystyka przejściowa, [5, s. 112] Klasa AB – Wzmacniacz w tej klasie jest modyfikacją wzmacniacza klasy B. Prąd kolektora tranzystora płynie przez czas krótszy niż okres, ale dłuższy niż półokres sygnału wejściowego. Wzmacniacze w tej klasie także wykonuje się jako komplementarne. Zwiększenie kąta przepływu likwiduje zniekształcenia powstające w klasie B ale zmniejsza się sprawność wzmacniacza która wynosi od 50 do 70%. Wzmacniacze w tej klasie bardzo często wykorzystuje się do budowy akustycznych wzmacniaczy mocy. .
  • 11. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 10 Rys. 5. Wzmacniacz tranzystorowy klasy AB a) schemat układu b) charakterystyka przejściowa [5, s.113] Klasa C – Prąd kolektora tranzystora płynie przez mniej niż połowę okresu. Sygnał wyjściowy jest znacznie zniekształcony. Sprawność wzmacniacza wynosi od 70 do 80%. Wzmacniacze w tej klasie wykorzystuje się do wzmacniania sygnałów dużej częstotliwości lub w powielaczach częstotliwości. Zasilanie i obwody polaryzacji elementów czynnych wzmacniacza stwarzają właściwe warunki do przeniesienia i wzmocnienia sygnału przez wzmacniacz. Dobór elementów polaryzacji tranzystora wpływa na tzw. statyczny punkt pracy wzmacniacza. Omówienia wpływu poszczególnych elementów dokonano na podstawie często stosowanego wzmacniacza klasy A w układzie WE wg schematu z rys. 3. Rezystory R1 i R2 ustalają napięcie na bazie tranzystora przez co ustalają jednocześnie punkt pracy wzmacniacza na prostej obciążenia. Im większa wartość R2 w stosunku do R1 tym większy spoczynkowy prąd kolektora. Rezystor RE określa wartość ujemnego sprzężenia zwrotnego. Im rezystor ten ma większą wartość, tym silniejsze jest to sprzężenie. Poprawia się przez to stabilność pracy układu a równocześnie zmniejsza się wzmocnienie wzmacniacza. Rezystor RC polaryzuje kolektor tranzystora a jednocześnie wpływa na wzmocnienie wzmacniacza. Im większe RC tym większe wzmocnienie. Szacunkowa wartość wzmocnienia: R R K E C U −= [-] Rezystory RC i RE wpływają również na położenie prostej obciążenia tranzystora, zmieniając przez to jego punkt pracy. Kondensator C1 jest elementem sprzęgającym źródło sygnału lub poprzednie stopnie wzmacniające z wejściem wzmacniacza. Kondensator ten wraz rezystorami polaryzującymi bazę i rezystancją RBE tranzystora stanowią filtr dolnoprzepustowy. Kondensator C1 dobiera się tak, aby tworzył z impedancją wejściową filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości niższej niż wymagana dolna częstotliwość graniczna fd wzmacniacza. Kondensator C1 odcina składową stałą napięcia polaryzującą tranzystory od wejścia wzmacniacza. Wartość tego kondensatora wyznacza się z wzoru: ]F[ f)RR(2 1 C d21 1 Π ≥
  • 12. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 11 Kondensator C2 stanowi sprzężenie wyjścia wzmacniacza z następnym stopniem układu elektronicznego oraz odcina składową stałą polaryzującą kolektor tranzystora od wyjścia wzmacniacza. ]F[ f)RR(2 1 C dOC 2 Π ≥ Kondensator CE stanowi ujemne sprzężenie zwrotne dla sygnałów zmiennoprądowych. Eliminuje on ujemne sprzężenie zwrotne wprowadzone przez rezystor RE, zwierając składową zmienną do masy. Pojemność tę dobiera się tak, aby dla najniższej częstotliwości fd przenoszonej przez wzmacniacz, jego impedancja była dużo mniejsza niż rezystancja RE. XCE<<RE Obliczanie punktu pracy tranzystora Przykładowe obliczenia punktu pracy dokonano dla schematu ideowego wzmacniacza z rys. 3. Dane dla tego schematu to: R1=100 kΩ R2= 10 kΩ Rc= 10 kΩ RE= 1 kΩ Założenia: UCC=15V β=100 IB=0 UBE=0,6V IC=IE Z dzielnika wejściowego R1 i R2 można wyznaczyć napięcie bazy zakładając IB=0 RR R UU 21 2 CCB + ⋅= = 1,36 [V] Napięcie na emiterze można wyznaczyć z zależności: UUU BEBE −= = 0,76 [V] znając napięcie UE, prąd IE wyznaczamy z zależności: R U I E E E = =0,76 [mA] korzystając z II prawa Kirchhoffa wyznaczamy: ( )RRIUU CEECCCE +−= = 6,64 [V] Potencjał kolektora powinien znajdować się w połowie napięcia zasilania RIUV CECCC −= = 7,4 [V]
  • 13. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 12 Jeśli potencjał kolektora jest bliski napięcia zasilania lub ma niewielką wartość, to źle zostały dobrane wartości rezystancji R1 lub R2. Jeśli potencjał kolektora jest bliski napięcia zasilania, to oznacza iż spoczynkowy prąd IC jest za mały. W tej sytuacji należy zwiększyć wartość rezystora R2 lub zmniejszyć R1. Jeśli natomiast potencjał kolektora jest znacznie mniejszy niż ½ UCC to oznacza iż spoczynkowy prąd IC jest za duży. W tej sytuacji należy zwiększyć wartość rezystora R1. Po skorygowaniu wartości R1 lub R2 należy powtórzyć wcześniejsze obliczenia. Nie należy stosować małych wartości rezystancji R1 i R2 ponieważ wpływają one na wartość impedancji wejściowej wzmacniacza, która powinna być duża. W przypadku zastosowania za dużych rezystancji R1 i R2 prąd dzielnika będzie porównywalny z prądem bazy i zastosowane w powyższym wyznaczaniu punktu pracy wzmacniacza założenia nie będą prawdziwe. Po sprawdzeniu punktu pracy tranzystora określamy przybliżoną wartość prądu bazy dla wyznaczonego prądu emitera: ( )β1 I I E B + = = 7,52 [μA] następnie porównujemy z prądem płynącym przez dzielnik R1 i R2. RR U I 21 CC Dziel + ≈ =136 [μA] Jeśli spełniona jest zależność: II10 DzielB 〈⋅ to wyznaczanie punktu pracy wzmacniacza można zakończyć z dokładnością większą niż 10%. Jeśli zależność nie jest spełniona należy proporcjonalnie zmniejszyć wartości rezystancji R1 i R2. W powyższym obliczeniach warunek ten jest spełniony ponieważ: 52,710⋅ μA< 136 [μA] 4.1.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaka jest funkcja wzmacniacza? 2. Jakie znasz sposoby włączenia tranzystora we wzmacniaczach? 3. Który z układów pracy wzmacniacza wykorzystasz jako wtórnik? 4. Którą z klas wzmacniaczy wykorzystasz jako wzmacniacz małych sygnałów? 5. Jaką funkcję we wzmacniaczu tranzystorowym z rys. 3 pełnią rezystory R1 i R2? 6. Jaką funkcję we wzmacniaczu tranzystorowym z rys. 3 pełnią rezystory RC i RE? 7. Jaką funkcję we wzmacniaczu tranzystorowym z rys. 3 pełnią kondensatory C1, C2 i CE? 8. W jaki sposób polaryzuje się złącza B-E i B-C we wzmacniaczu tranzystorowym w układzie WE? 9. W jaki sposób uzyskuje się polaryzację elektrod tranzystora, gdy układ jest zasilany z jednego źródła ?
  • 14. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 13 4.1.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Narysuj schemat wzmacniacza tranzystorowego w układzie WE. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) narysować odręcznie schemat, zaznaczając wyraźnie wejście, wyjście i zasilanie wzmacniacza, 2) dokonać oceny poprawności i estetyki wykonanego ćwiczenia, Wyposażenie stanowiska pracy: − przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, − literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 2 Oblicz punkt pracy tranzystora pracującego we wzmacniaczu z potencjometryczną polaryzacją bazy i sprzężeniem zwrotnym emiterowym przedstawionym na rysunku. Obliczeń dokonać dla wzmacniacza przy następujących danych: UCC=12V, R1= 51kΩ, R2= 20kΩ, RC= 6kΩ, RE= 1kΩ, β=180. Schemat ideowy wzmacniacze WE [5, s.40] Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się z kolejnością i sposobem wyznaczania punktu pracy, 2) obliczyć potencjały w poszczególnych punktach układu zgodnie z poleceniami zawartymi w materiale nauczania, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie, 4) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: − przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, − literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 3 Pomiary napięć i prądów stałych w poszczególnych punktach pomiarowych wzmacniacza. Wyznaczanie optymalnego punktu pracy tranzystora.
  • 15. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 14 Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) przygotować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia dla jednostopniowego wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE), 2) zapoznać się ze sposobem polaryzacji wzmacniacza, 3) przygotować wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego, 4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 5) wykonać pomiary napięć i prądów dla określenia punktu pracy tranzystora przy określonych wcześniej wartościach rezystancji: − napięcie zasilania wzmacniacza UCC ……….V, − napięcie bazy tranzystora UB.............V, − napięcie na rezystorze w obwodzie kolektora URc =………….V, − napięcie kolektora tranzystora UC............V, − napięcie na rezystorze w obwodzie emitera URe =…………….V, − napięcie między kolektorem a bazą UCB = …………V, − prąd bazy IB =……….µA, − prąd kolektora IC =………..mA. 6) zmieniać wartości rezystancji polaryzujących bazę obserwować zmiany prądu kolektora i napięcia kolektorowego, 7) podać wyniki obserwacji w postaci wniosków, 8) wyznaczyć optymalny punkt pracy tranzystora, 9) dokonać oceny poprawności wniosków na podstawie materiału nauczania pkt 4.1.1. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacze stabilizowane, – rezystory regulowane, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 4 Analiza wybranych schematów ideowych wzmacniaczy tranzystorowych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się z materiałem nauczania, 2) wspólnie w grupie dla podanych schematów ideowych określić: − sposób włączenia elementu czynnego, − klasę wzmacniacza, − elementy polaryzujące bazę tranzystora, − elementy polaryzujące kolektor tranzystora, − elementy polaryzujące emiter tranzystora, − elementy sprzęgające wejście i wyjście wzmacniacza. 3) podać wyniki analizy w postaci wniosków, 4) dokonać oceny poprawności wniosków z innymi grupami i dokonać ewentualnych korekt wniosków.
  • 16. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 15 Wyposażenie stanowiska pracy: − plansze ze schematami ideowymi wzmacniaczy, − przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, − literatura z rozdziału 6. 4.1.4. Sprawdzian postępów Tak Nie Czy potrafisz: 1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń? ¨ ¨ 2) dobrać konfigurację wzmacniacza dla konkretnego zastosowania? ¨ ¨ 3) określić zmiany prądu kolektora spowodowane inną polaryzacją bazy? ¨ ¨ 4) określić zmiany napięcia Uc spowodowane inną polaryzacją bazy? ¨ ¨ 5) określić wpływ poszczególnych elementów wzmacniacza na punkt pracy? ¨ ¨ 6) wyjaśnić sposób przepływu mocy we wzmacniaczu? ¨ ¨ 7) określić wyprowadzenia wejściowe, wyjściowe i wspólne tranzystora w układzie WE, WC, WB? ¨ ¨ 8) wykonać pomiary statycznych napięć i prądów wzmacniacza? ¨ ¨ 9) wyznaczyć optymalny punkt pracy tranzystora.? ¨ ¨ 10) określić poziom napięcia bazy w stosunku do napięcia emitera i kolektora? ¨ ¨ 11) określić zależność pomiędzy prądem bazy i kolektora? ¨ ¨ 12) określić na podstawie schematu ideowego klasę wzmacniacza? ¨ ¨ 13) określić na podstawie schematu ideowego sposób włączenia elementu czynnego?¨ ¨
  • 17. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 16 4.2. Zasada działania wzmacniacza 4.2.1. Materiał nauczania Zasada pracy wzmacniacza WE Po podłączeniu napięcia zasilania wzmacniacza tranzystor zostaje odpowiednio spolaryzowany przyjmując statyczny punkt pracy zaznaczony na rys. 6 jako Q. W wyniku podania na wejście wzmacniacza sygnału zmiennego dodaje się ono do statycznego napięcia wyznaczonego wstępną polaryzacją bazy. Napięcie UBE zmienia się więc wokół punktu Q oznaczającego statyczny punkt pracy. Zmiana tego napięcia powoduje zmianę prądu bazy zgodnie z charakterystyką wejściową IB = f(UBE). Sygnał zmienny powinien być na tyle mały, aby można było założyć, iż wzmacniacz pracuje na liniowym odcinku charakterystyki. Prąd bazy zmienia się wokół wartości IBQ. Z kolei zmiany prądu bazy wywołują zmiany prądu kolektora. które są β razy większe niż zmiany prądu bazy ( charakterystyka przejściowa tranzystora IC = f(IB)). Zmiany prądu kolektora wywołują na obciążeniu RC proporcjonalne zmiany napięcia. Zmienia się również UCE wokół wartości UCEQ (charakterystyka IC = f(UCE)). Zmiany napięcia UCE są w przeciwfazie do zmian prądu kolektora i mają większą amplitudę (k- krotnie) niż wejściowe napięcie UBE co oznacza iż nastąpiło wzmocnienie napięciowe sygnału (KU=UWY/UWE). Dla składowej zmiennej punkt pracy porusza się po dynamicznej prostej obciążenia. Prosta ta ma inne nachylenie jak prosta obciążenia statyczna, ponieważ dla składowej zmiennej rezystor RE bocznikowany jest pojemnością CE która dla sygnału zmiennego stanowi zwarcie. Dynamiczna prosta obciążenia przechodzi przez punkt Q który nie uległ zmianie oraz punkt UCC-UEQ na osi odciętych. Napięciem wyjściowym wzmacniacza jest składowa zmienna napięcia kolektora. Składowa stała tego napięcia jest blokowana dzięki pojemności C2 . Zmiany napięcia wyjściowego są odwrócone w fazie w stosunku do sygnału wejściowego. Rys. 6. Zasada działania wzmacniacza [5, s.47]
  • 18. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 17 Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego Wpływ sprzężenia zwrotnego przeanalizujemy w oparciu o schemat wzmacniacza z rys. 3. Gdy zwiększymy nieznacznie sygnał wejściowy (napięcie UB ) wówczas wzrośnie prąd bazy, a tym samym prąd emitera i kolektora. Wzrost prądu emitera spowoduje zwiększenie napięcia na rezystorze emiterowym, a tym samym zmniejszenie napięcia między bazą i emiterem, które było przyczyną wzrostu prądu bazy. Napięcie na rezystorze emiterowym przeciwdziała zmianom sygnału wejściowego. We wzmacniaczu możemy więc wyróżnić blok podstawowy odpowiedzialny za wzmocnienie sygnału (k-krotnie) i układ sprzężenia zwrotnego (rezystor RE), którego zadaniem jest przekazanie na wejście układu części sygnału wyjściowego. W wyniku oddziaływania sprzężenia zwrotnego zmieniają się więc właściwości całego układu. Sprzężenie zwrotne może powodować wzrost (dodatnie sprzężenie) lub zmniejszenie (ujemne sprzężenie) sygnału doprowadzonego do wejścia układu podstawowego. Dodatnie sprzężenie zwrotne wykorzystywane jest w generatorach i przerzutnikach i nie jest przedmiotem tego opracowania. Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje zmniejszenie sygnału wejściowego, w związku z tym sygnał wyjściowy jest odpowiednio zmniejszony. Dla wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym wzmocnienie jest mniejsze od układu podstawowego. Jest to wadą zastosowania ujemnego sprzężenia zwrotnego, jednak zastosowanie tego sprzężenia korzystnie wpływa na inne parametry wzmacniacza. Do zalet tych należą: − zwiększenie pasma przenoszenia Δf wzmacniacza, − zmniejszenie zniekształceń nieliniowych, − zmniejszenie poziomu szumów i zakłóceń, − zmniejszenie impedancji wyjściowej, − zwiększenie impedancji wejściowej. W układzie bez kondensatora CE wzmocnienie to można szacunkowo wyznaczyć: R R K E C U −= [-] W układzie z kondensatorem CE w miejsce RE należy wstawić XCE . Ujemne sprzężenie zwrotne wpływa również na stałość punktu pracy wzmacniacza. Nawet niewielka zmiana prądu kolektora może powodować duże zmiany parametrów wzmacniaczy takich jak wzmocnienie, czy impedancja wejściowa. Na zmianę prądu kolektora wpływa: − prąd zerowy kolektora ICB0, − napięcie UBE, − współczynnik wzmocnienia prądowego β. Wszystkie te wielkości ściśle zależą od temperatury w jakiej pracuje wzmacniacz. Prąd ICB0 podwaja się co 60 C, napięcie UBE maleje o 2mV/0 C, a współczynnik wzmocnienia prądowego β wzrasta o ok. 1/80 na 10 C. Dodając do wzmacniacza ujemne sprzężenie nie eliminujemy wpływu tych wielkości na pracę wzmacniacza, ale zapewniamy, iż wzmacniacz pracuje stabilnie w określonych granicach zmian tych wielkości. 4.2.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaka jest zależność pomiędzy prądem bazy i prądem kolektora? 2. Jaka jest zależność pomiędzy prądem kolektora i napięciem kolektorowym? 3. Jaką funkcję we wzmacniaczu pełni rezystor emiterowy? 4. Jak ujemne sprzężenie zwrotne wpływa na wzmocnienie i stabilność wzmacniacza? 5. Jak obliczyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza? 6. Jaki kształt będzie miał sygnał wyjściowy wzmacniacza w stosunku do sygnału wejściowego? 7. Które z parametrów tranzystora wpływają na niestabilność pracy wzmacniacza? 8. Czy potrafisz wyjaśnić zasadę działania wzmacniacza na podstawie charakterystyk?
  • 19. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 18 4.2.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Pomiary sygnałów zmiennoprądowych dla jednostopniowego wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE). Schemat do badania wzmacniacza tranzystorowego Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) przygotować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia dla jednostopniowego wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE) zgodnie z rysunkiem, 2) przygotować wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego, 3) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 4) ustawić optymalny punkt pracy tranzystora, 5) wykonać pomiary napięć zmiennych wejściowego i wyjściowego przy częstotliwości f = 1kHz, 6) obliczyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza wg wzoru: U U K WE WY U = [-] 7) zaobserwować na ekranie lampy oscyloskopowej oscyloskopu dwustrumieniowego przesunięcia fazowe między napięciami UWE i UWY , 8) zaprezentować wyniki z wykonanego ćwiczenia, 9) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne mierniki uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6.
  • 20. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 19 Ćwiczenie 2 Pomiary wpływu ujemnego sprzężenia zwrotnego na wzmocnienie i pasmo przenoszenia jednostopniowego wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE). Układ pomiarowy podano w ćwiczeniu 1. Do badania można wykorzystać wzmacniacz z rysunku: Schemat ideowy wzmacniacze WE [5, s.40] Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) przygotować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia dla jednostopniowego wzmacniacza tranzystorowego w układzie wspólnego emitera (OE), 2) przygotować wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego, 3) ustawić optymalny punkt pracy tranzystora, 4) podłączyć do wejścia wzmacniacza generator funkcyjny, 5) podłączyć do wejścia i wyjścia wzmacniacza oscyloskop dwukanałowy, 6) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak, aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony, 7) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 8) obliczyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza wg wzoru U U K WE WY U = 9) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10Hz do 200 kHz skokami według skali logarytmicznej: 10Hz, 20Hz, 50Hz, 100Hz itd., 10) wyznaczyć wzmocnienie i pasmo przenoszenia na charakterystyce amplitudowo- częstotliwościowej dla trzech wartości rezystora RE, 11) wyznaczyć i porównać wzmocnienie z równolegle włączonym do rezystora RE kondensatorem CE=2,2μF i bez tego kondensatora, (porównanie wzmocnień można dokonać tyko dla niezniekształconych przebiegów wyjściowych), 12) dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału nauczania pkt 4.2.1, 13) zaprezentować wyniki z wykonanego ćwiczenia, 14) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: − stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, − elektroniczne mierniki uniwersalne, − zasilacz stabilizowany, − generator funkcyjny, − oscyloskop z sondami pomiarowymi, − opornica dekadowa, − przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, − literatura z rozdziału 6.
  • 21. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 20 4.2.4. Sprawdzian postępów Tak Nie Czy potrafisz: 1) zorganizować stanowisko do wykonania ćwiczeń? ¨ ¨ 2) narysować schemat układu pomiarowego dla pomiarów sygnałów zmiennoprądowych? ¨ ¨ 3) wyjaśnić zasadę działania wzmacniacza dla sygnałów zmiennoprądowych? ¨ ¨ 4) wyznaczyć na podstawie pomiarów wzmocnienie napięciowe wzmacniacza? ¨ ¨ 5) wyjaśnić wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na pracę wzmacniacza? ¨ ¨ 6) wyjaśnić wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na parametry wzmacniacza? ¨ ¨ 7) określić wpływ temperatury na stabilność pracy wzmacniacza? ¨ ¨ 8) zmierzyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza? ¨ ¨ 9) określić zniekształcenia sygnału wyjściowego przy źle dobranym punkcie pracy i zbyt dużym napięciu wejściowym? ¨ ¨ 10) określić rodzaj sprzężenia, które zwiększa wzmocnienie wzmacniacza i gdzie się je wykorzystuje? ¨ ¨
  • 22. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 21 4.3. Parametry wzmacniacza 4.3.1. Materiał nauczania Do najważniejszych parametrów wzmacniaczy należą: − wzmocnienie napięciowe (Ku), prądowe (KI) i mocy (Kp), − dolna i górna częstotliwość graniczna, − pasmo przenoszonych częstotliwości, − impedancja wejściowa i wyjściowa, − zniekształcenia liniowe i nieliniowe. Ponadto właściwości wzmacniaczy określa się na podstawie charakterystyki przejściowej oraz charakterystyk częstotliwościowych: amplitudowej i fazowej. 1. Wzmocnieniem napięciowym wzmacniacza KU nazywa się stosunek napięcia wyjściowego UWY do napięcia wejściowego UWE. U U K WE WY U = [-] U U log20K WE WY U dB = [dB] 2. Wzmocnienie prądowe KI definiuje się jako stosunek prądów wyjściowego do wejściowego. ]dB[ I Ilog20K WE WY I dB = 3. Wzmocnienie mocy jest określane stosunkiem mocy dostarczonej do obciążenia do mocy wejściowej. KK I I U U K IU WE WY WE WY P ⋅== [-] ( )KKlog10K IUP dB ⋅= [dB] Ze względu na przeznaczenie wymaga się od wzmacniacza dużego wzmocnienia napięciowego, prądowego lub mocy. 4. Impedancję wejściową definiuje się jako stosunek napięcia wejściowego do prądu wejściowego I U Z WE WE WE = [Ω] 5. Impedancję wyjściową definiuje się jako stosunek napięcia wyjściowego do prądu wyjściowego I U Z WY WY WY = [Ω] 6. Charakterystyka przejściowa (rys. 7) określa zależność UWY od UWE dla sygnału sinusoidalnego o częstotliwości f= const leżącej w paśmie przenoszenia wzmacniacza. Rys. 7. Charakterystyka przejściowa wzmacniacza [5, s.36]
  • 23. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 22 W zależności od wartości amplitudy sygnału wejściowego wzmacniacz może ten sygnał wzmacniać bez zniekształceń lub ze zniekształceniami. Dla napięć wejściowych od 0 do UWE max zachowana jest proporcja przyrostu napięcia wyjściowego do wejściowego. Po przekroczeniu tej wartości elementy aktywne wzmacniacza wchodzą w stan nasycenia co powoduje powstanie dużych zniekształceń sygnału wyjściowego. 7. Charakterystyka amplitudowa (rys. 8a) określa zależność modułu wzmocnienia od częstotliwości. Wykreśla się ją w skali logarytmicznej. Dla tej zależności wyznacza się dwie wartości, przy których wzmocnienie zmniejsza się do wartości K0,707 2 K uO uO = , co w mierze logarytmicznej odpowiada 3dB, przy której moc sygnału wyjściowego zmniejsza się o połowę. Wartości te określa się jako częstotliwość graniczną dolną (fd) i górną (fg). Odległość pomiędzy częstotliwością graniczną dolną i górną nazywa się pasmem przenoszenia i oznacza Δf . Rys. 8. Charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza a) amplitudowa b) fazowa [5, s.35] 8. Charakterystyka fazowa przedstawia zmiany wartości przesunięcia fazy pomiędzy sygnałem wyjściowym i wejściowym w zależności od częstotliwości. Przykład takiej charakterystyki przedstawiono na rys. 8b Wzmacniacz idealny powinien wzmacniać sygnały nie powodując zmiany ich kształtu. We wzmacniaczach rzeczywistych powstają dwa rodzaje zniekształceń sygnałów: − zniekształcenia nieliniowe, wywołane przez nieliniowość charakterystyk statycznych niektórych elementów wzmacniacza (tranzystora, transformatora z rdzeniem żelaznym itp.) Zniekształcenia nieliniowe mierzy się za pomocą specjalistycznych mierników, − zniekształcenia liniowe wywołane niejednakowym przenoszeniem przez wzmacniacz sygnałów o różnych częstotliwościach. Zniekształcenia liniowe można określić na podstawie charakterystyki amplitudowo - częstotliwościowej.
  • 24. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 23 4.3.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia. 1. Jakie znasz podstawowe parametry wzmacniacza? 2. Czy znasz definicje podstawowych parametrów wzmacniacza? 3. W której części charakterystyki przejściowej powinien pracować wzmacniacz? 4. Jaki kształt ma charakterystyka częstotliwościowa? 5. Jak wyznacza się częstotliwość graniczną dolną i górną oraz pasmo przenoszenia? 6. Jakie wielkości określają wzmocnienie napięciowe? 7. Jakie wielkości określają wzmocnienie mocy? 8. Jak obliczyć impedancję wejściową i wyjściową? 9. Jakie rodzaje zniekształceń powstają we wzmacniaczu? 4.3.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Pomiar charakterystyki przejściowej. Schemat blokowy układu do wyznaczania podstawowych charakterystyk wzmacniaczy Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem, 2) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 3) ustalić rezystancję obciążenia Ro= 5kΩ, 4) wyznaczyć charakterystykę przenoszenia, zmieniając UWE w granicach od 0 do do takiej wartości która nie uszkodzi wzmacniacza mierząc napięcie wejściowe UWE i wyjściowe UWY, 5) na podstawie pomiarów wyznaczyć charakterystykę UWY = f (UWE), 6) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi (p 4.3.1) i ocenić efekty swojej pracy, 7) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi,
  • 25. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 24 – opornice dekadowe, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 2 Pomiar wzmocnienia prądowego. Schemat blokowy układu do wyznaczania wzmocnienia prądowego wzmacniacza oraz impedancji wejściowej i wyjściowej Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem, 2) do wejścia podłączyć dodatkową rezystancję R, 3) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f=1kHz, a amplitudę UWE dobrać tak, aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony, 4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 5) zmieniać rezystancję obciążenia w zakresie od 1-10 kΩ co 1 kΩ, 6) prąd wejściowy i wyjściowy wyznaczyć z zależności: R U I R WE = [A] R U I O WY WY = [A] 7) wzmocnienie prądowe KI definiuje się jako stosunek prądów wyjściowego do wejściowego. I I K WE WY I = [-] 8) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – opornice dekadowe, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6.
  • 26. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 25 Ćwiczenie 3 Pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zmontować układ pomiarowy z ćwiczenia 2, 2) ustalić rezystancję obciążenia Ro= 5kΩ oraz R=0, 3) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 4) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak, aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony, 5) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową, zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10Hz do 100kHz skokami według skali logarytmicznej: 10Hz, 20Hz, 50Hz, 100Hz itd. mierząc napięcie wyjściowe UWY, gdy UWE = const., 6) na podstawie pomiarów wyznaczyć charakterystykę KU = f(f), 7) na wykresie wyznaczyć dwie wartości częstotliwości: dolną i górną oraz pasmo przenoszenia, 8) powtórzyć operacje od pkt. 5 do 7 dla 2-3 wartości rezystora RE, a charakterystyki nanieść na jednym układzie współrzędnych, 9) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi i ocenić efekty swojej pracy, 10) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – rezystory regulowane, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 4 Pomiar impedancji wejściowej ZWE Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zmontować układ pomiarowy z ćwiczenia 2, 2) ustalić wskazaną przez prowadzącego ćwiczenie rezystancję obciążenia Ro, np.: 1kΩ, 5kΩ, 10 kΩ. Przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f=1kHz, a amplitudę UWE dobrać tak, aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony, 3) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 4) zmierzyć napięcie wyjściowe dla rezystancji R = 0, 5) zwiększać rezystancję R (Rmax= 100 kΩ) i obserwować napięcie na wyjściu - ustawić je tak, aby zmalało o połowę, 6) wyłączyć napięcie zasilania wzmacniacza i odłączyć rezystancję R od obwodu, 7) zmierzyć rezystancję R która odpowiada impedancji wejściowej (ZWE=R).
  • 27. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 26 UWAGA. Jeśli mimo maksymalnej rezystancji R nie udało się zmniejszyć napięcia wyjściowego o połowę możesz skorzystać z wzoru: R 'UU 'U Z WEWE WE WE ⋅ − = [Ω] gdzie: −'UWE napięcie wejściowe dla R=Rmax −UWE napięcie wejściowe dla R=0 8) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi i ocenić efekty swojej pracy, 9) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – opornice dekadowe, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 5 Pomiar impedancji wyjściowej ZWY. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zmontować układ pomiarowy z ćwiczenia 2, 2) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f=1kHz, a amplitudę UWE dobrać tak, aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony, 3) ustalić rezystancję R=0, 4) odłączyć rezystancję Ro, 5) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 6) zmierzyć napięcie wyjściowe, 7) ustawić Ro na maksymalną i włączyć do układu zgodnie ze schematem, 8) zmniejszać rezystancję Ro do wartości minimalnej 1 kΩ obserwując napięcie na wyjściu i ustawić je tak, aby zmalało o połowę, 9) wyłączyć napięcie zasilania wzmacniacza i odłączyć rezystancję Ro od obwodu, 10) zmierzyć rezystancję Ro, która odpowiada impedancji wyjściowej. (ZWY=Ro), UWAGA. Jeśli mimo minimalnej rezystancji Ro nie udało się zmniejszyć napięcia wyjściowego o połowę, możesz skorzystać ze wzoru: R U UU Z o' WY ' WYWY WY ⋅ − = [Ω] gdzie: 'UWY - napięcie wyjściowe dla Ro włączonego UWY - napięcie wyjściowe dla Ro wyłączonego Ro - rezystancja dla której zmierzono 'UWY
  • 28. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 27 11) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi i ocenić efekty swojej pracy, 12) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – rezystory regulowane, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. 4.3.4. Sprawdzian postępów Tak Nie Czy potrafisz: 1) zorganizować stanowisko do pomiaru charakterystyki przenoszenia i amplitudowo-częstotliwościowej? ¨ ¨ 2) wymienić parametry wzmacniacza? ¨ ¨ 3) wyznaczyć maksymalną wartość napięcia wejściowego z ch-ki przejściowej? ¨ ¨ 4) zmierzyć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza? ¨ ¨ 5) zmierzyć wzmocnienie prądowe wzmacniacza? ¨ ¨ 6) obliczyć na podstawie KU i Ki wzmocnienie mocy? ¨ ¨ 7) określić przykładowy kształt charakterystyki amplitudowej wzm. akustycznego? ¨ ¨ 8) odczytać parametry z charakterystyki częstotliwościowej? ¨ ¨ 9) wyznaczyć na charakterystyce amplitudowej częstotliwości graniczne? ¨ ¨ 10) wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza na podstawie pomiarów? ¨ ¨ 11) zmierzyć impedancję wejściową? ¨ ¨ 12) zmierzyć impedancję wyjściową? ¨ ¨ 13) określić, jaka powinna być impedancja wejściowa i wyjściowa dla wzmacniacza idealnego? ¨ ¨ 14) wykorzystać zdobyte wiadomości w pomiarach rzeczywistego wzmacniacza? ¨ ¨
  • 29. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 28 4.4. Klasyfikacja wzmacniaczy 4.4.1. Materiał nauczania Wzmacniacz wielostopniowy Gdy jest wymagane wzmocnienie większe od możliwego do uzyskania w pojedynczym stopniu wzmacniającym (wzmacniaczu jednostopniowym), wówczas stosuje się wzmacniacze wielostopniowe, czyli składające się z wielu stopni pojedynczych. W takich wzmacniaczach poszczególne stopnie wzmacniające są połączone tak, że napięcie wyjściowe stopnia poprzedniego jest jednocześnie napięciem wejściowym stopnia następnego. Takie połączenie pojedynczych stopni wzmacniających jest nazywane połączeniem kaskadowym. Poszczególne stopnie mogą być połączone bezpośrednio (wyjście stopnia poprzedniego jest zwarte galwanicznie z wejściem stopnia następnego) - jest to wzmacniacz ze sprzężeniem bezpośrednim, pojemnościowe (wyjście stopnia poprzedniego jest połączone poprzez kondensator o odpowiednio dużej pojemności z wejściem stopnia następnego) - jest to wzmacniacz ze sprzężeniem pojemnościowym lub transformatorowe (sygnał wyjściowy stopnia poprzedniego jest przez transformator podawany na wejście stopnia następnego) - jest to wzmacniacz ze sprzężeniem transformatorowym. W dwustopniowym wzmacniaczu ze sprzężeniem pojemnościowym (rys. 9) rezystory RB1 i RC1 oraz RB2 i RC2 stanowią obwód polaryzacji ustalający spoczynkowy punkt pracy tranzystorów T1 i T2. Kondensator sprzęgający C2 zastosowano w celu oddzielenia napięć stałych występujących w pierwszym i drugim stopniu (punkty pracy tych stopni są od siebie niezależne), natomiast kondensatory C1 i C3 oddzielają napięcia stałe występujące we wzmacniaczu od źródła sygnału i obciążenia (źródło sygnału i obciążenie nie wpływają na punkt pracy tranzystorów T1 i T2). [8,s264] Rys. 9. Schemat ogólny wzmacniacza dwustopniowego [8, s.265]
  • 30. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 29 Wzmocnienie dwóch stopni połączonych kaskadowo, czyli wzmocnienie wypadkowe Ku, jest równe iloczynowi wzmocnień poszczególnych stopni Kul i Ku2. Ku=U3/U1= Kulּ Ku2 [-] gdzie: Kul - wzmocnienie 1 stopnia, Ku2 - wzmocnienie 2 stopnia, Ku - wzmocnienie wypadkowe, U1 - napięcie wejściowe, U3 - napięcie wyjściowe. Ponieważ wzmocnienie jest często wyrażane w jednostkach logarytmicznych, wtedy wypadkowe wzmocnienie wzmacniacza wyrażone w dB jest równe sumie wzmocnień (w dB) poszczególnych stopni. (Ku)dB=(Ku1)dB +(Ku1)dB [dB] Pasmo przenoszenia wzmacniacza składającego się z dwóch identycznych stopni o wzmocnieniu Ku1 oraz częstotliwościach granicznych fd (dolna) i fg (górna) wyznaczono graficznie na rys. 10a. Pasmo to jest trochę mniejsze niż pojedynczych stopni wzmacniających. W przypadku dwóch różnych stopni wzmacniających pasmo wypadkowe jest mniejsze od najmniejszego z nich (rys.10b). Rys. 10. Charakterystyka amplitudowo - częstotliwościowa wzmacniacza a) składająca się z dwóch identycznych stopni b)składająca się z dwóch stopni o różnych charakterystykach [8, s.266] Wzmacniacz różnicowy Wzmacniacz różnicowy jest wzmacniaczem z dwoma wejściami. Podstawową własnością wzmacniacza różnicowego jest zdolność wzmacniania różnicy wartości sygnałów przychodzących na jego wejścia (czyli tzw. sygnałów różnicowych), tłumienia natomiast wspólnej części sygnałów wejściowych (np. na tle stałych poziomów napięć o tej samej polaryzacji lub zakłóceń przychodzących w tej samej fazie na oba wejścia). Można więc w ten sposób wydzielić mały sygnał użyteczny z tła różnorodnych zakłóceń lub stałych sygnałów maskujących. Napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do różnicy napięć wejściowych.
  • 31. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 30 Wzmacniacz ten stosowany jest jako wzmacniacz wejściowy wzmacniaczy mocy i wzmacniaczy operacyjnych. Układ wzmacniacza różnicowego zbudowany jest z dwóch tranzystorów połączonych emiterami. Stabilizacji prądu emiterów tranzystorów T1 i T2 dokonuje się za pomocą wspólnego rezystora RE. Bazy tranzystorów stanowią dwa wejścia wzmacniacza, a ich kolektory – wyjścia. Układ może być sterowany niesymetrycznie, tzn. sygnał z jednego źródła jest podawany względem masy na jedno z wejść, podczas gdy drugie wejście ma ustalony potencjał (np. potencjał masy układu) lub symetrycznie, jeśli sygnał użyteczny podawany jest między oba wejścia (praktycznie jest to sterowanie z dwóch źródeł, a wzmacnianym sygnałem użytecznym jest różnica sygnałów tych źródeł). Jeżeli sygnał wyjściowy jest pobierany tylko z kolektora tranzystora T1 lub T2 względem masy układu to wzmacniacz ma wyjście niesymetryczne. Jeżeli natomiast sygnałem jest różnica napięć między kolektorem T1 i kolektorem T2, to wzmacniacz ma wyjście symetryczne. [8, s 270] Układ ten charakteryzuje się małym dryfem temperaturowym, gdyż spowodowane temperaturą zmiany punktu pracy obu tranzystorów następują współbieżnie i niepożądany sygnał wyjściowy zależy tylko od różnic między parametrami tranzystorów. Gdy tranzystory są identyczne (takie same charakterystyki przejściowe oraz jednakowe wzmocnienia prądowe β) i rezystory RC1 i RC2 mają takie same wartości, wówczas przy jednakowych napięciach wejściowych U1=U2 napięcie na węzłach A i B mają tę samą wartość, a więc różnicowe napięcie wyjściowe jest równe zeru. Jeżeli napięcie U1 jest większe niż U2, to prąd kolektora tranzystora T1 jest większy niż prąd kolektora T2, a więc wskutek spadku napięcia na rezystorze RC1 potencjał na węźle A jest niższy niż na węźle B. Przy odwrotnej relacji napięć wejściowych zmieni się znak różnicy napięć między węzłami A i B. Na wyjściu symetrycznym zatem pojawia się napięcie UAB proporcjonalne do napięć wejściowych. [8, s 271] Rys. 11. Podstawowy układ wzmacniacza różnicowego [8, s 270] UAB=UA-UB=KUS(U1–U2) [V] gdzie KUS jest wzmocnieniem dla wyjścia symetrycznego KUS = -gmRC [-] Wzmocnienie dla wyjścia niesymetrycznego jest dwa razy mniejsze niż dla wyjścia niesymetrycznego KUN = -gmRC/2 [-] gdzie 26mV I 26mV I U I g EC T C m ≈== [1/Ω] W obydwu przypadkach wzmocnienie jest jednak proporcjonalne do prądu emitera.
  • 32. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 31 Jednym z ważniejszych parametrów wzmacniacza różnicowego jest współczynnik tłumienia sygnału wspólnego (oznaczany również skrótem CMRR) definiowany jako iloraz wzmocnienia dla sygnału różnicowego i wzmocnienia dla sygnału wspólnego Rg K K CMRR Em w s ≈= [-] gdzie: KS - wzmocnienie sygnału różnicowego KW - wzmocnienie sygnału wspólnego Wzmacniacz mocy W każdym wzmacniaczu, oprócz zwiększania amplitudy sygnału (napięcia lub prądu), następuje również wzmocnienie mocy. Wzmacniaczem mocy jest nazywany wzmacniacz o specjalnej konstrukcji, którego zadaniem jest dostarczenie do obciążenia (np. głośnika we wzmacniaczach akustycznych) odpowiednio dużej mocy użytecznej wzmacnianego sygnału. Są to przeważnie wzmacniacze o dużym wzmocnieniu prądowym i małym (zwykle bliskim 1) wzmocnieniu napięciowym. Dlatego też stopnie poprzedzające wzmacniacz mocy powinny dostarczać sygnał o odpowiednio dużej amplitudzie, wystarczającej do jego wysterowania. Rys. 12 Schemat funkcjonalny wzmacniacza mocy [5,s.108] Głównymi parametrami roboczymi określającymi właściwości wzmacniacza mocy są: − maksymalna użyteczna moc wyjściowa sygnału POmax; − sprawność energetyczna η, określana stosunkiem użytecznej mocy wyjściowej do mocy dostarczanej ze źródła zasilania, − zniekształcenia nieliniowe określane zawartością harmonicznych w sygnale wyjściowym przy wymuszeniu sinusoidalnym o określonej częstotliwości, − pasmo przenoszenia oraz kształt charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej. Rys. 13 Schemat stopnia wyjściowego w klasie AB [5, s.114]
  • 33. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 32 Przy projektowaniu wzmacniaczy mocy dąży się do zapewnienia wymaganej użytecznej mocy wyjściowej sygnału, przy jak największej sprawności energetycznej układu i możliwie najmniejszych zniekształceniach nieliniowych. Wzmacniacz selektywny Wzmacniaczem selektywnym nazywa się wzmacniacz wzmacniający tylko sygnały w wąskim paśmie częstotliwości wokół pewnej częstotliwości zwanej środkową fo. Wzmacniacz ten tłumi wszystkie inne sygnały o częstotliwościach leżących poza tym przedziałem. Idealną charakterystyką amplitudowo – częstotliwościową takiego wzmacniacza jest prostokąt przedstawiony linią przerywaną na rys. 14. Takiej charakterystyki nie daje się uzyskać w praktyce. W rzeczywistych układach osiąga się charakterystykę zaznaczoną pogrubioną linią ciągłą. Głównymi parametrami roboczymi określającymi właściwości wzmacniacza selektywnego są: − częstotliwość środkowa fo, − pasmo przenoszenia Δf, − współczynnik prostokątności określający stromość zboczy charakterystyki amplitudowej -miara selektywności wzmacniacza. Współczynnik ten zdefiniowany jest wzorem: f f p 20∆ ∆ = gdzie: Δf - przedział częstotliwości dla spadku wzmocnienia o 3 dB Δf20 - przedział częstotliwości dla spadku wzmocnienia o 20 dB Rys. 14. Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa wzmacniacza selektywnego [8, s.283] Pozostałe parametry wzmacniacza definiuje się i mierzy tak samo jak dla innych wzmacniaczy. Wzmacniacz ten w budowie różni się od zwykłego wzmacniacza tym, iż zamiast rezystora kolektorowego zawiera równoległy obwód rezonansowy (rys. 15). Ponieważ wzmocnienie napięciowe wzmacniacza zależy od impedancji obciążenia (obwód rezonansowy) jego wartość będzie się zmieniała w zależności od częstotliwości, tak jak impedancja obwodu rezonansowego. Największą wartość wzmocnienie osiągnie dla częstotliwości rezonansowej: LC2Π 1 fo = [Hz]
  • 34. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 33 Pasmo przenoszenia wzmacniacza będzie zależało od dobroci obwodu rezonansowego LC gdzie C L R 1 Q = . gdzie: R - rezystancja cewki L – indukcyjność cewki C – pojemność Im mniejsza dobroć obwodu rezonansowego tym szersze pasmo wzmacniacza. Rys. 15. Wzmacniacz selektywny z pojedynczym obwodem rezonansowym [8, s.284] Wzmacniacz szerokopasmowy Wzmacniacze te służą do wzmacniania sygnałów o szerokim widmie częstotliwości. Stosuje się je głównie jako: − wzmacniacze teletransmisyjne, − wzmacniacze odbiorników TV, − wzmacniacze urządzeń radarowych. We wzmacniaczach szerokopasmowych dąży się do uzyskania jak najmniejszej dolnej częstotliwości granicznej i jak największej górnej częstotliwości granicznej. Wzmacniacz szerokopasmowy opisuje się za pomocą tych samych parametrów jak zwykły wzmacniacz pasmowy. W zakresie wysokich częstotliwości wzmocnienie wzmacniacza jest ograniczane przez pojemności własne tranzystorów oraz pojemności montażowe. Do budowy tych wzmacniaczy wykorzystuje się więc tranzystory o małych pojemnościach złączowych. Wzmacniacze te są zbudowane jako układy OE o sprzężeniu pojemnościowym. Rys. 16. Schemat wzmacniacza z układem kaskadowym [5, s.93]
  • 35. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 34 W razie trudności z uzyskaniem szerszego pasma stosuje się układy WB lub wzmacniacze z stopniami kaskodowymi. Układ kaskody tworzą dwa tranzystory pracujące w układzie OE-OB. (rys 16.) Tranzystor T1 pracujący w układzie OE ma duże wzmocnienie prądowe i niewielkie wzmocnienie napięciowe, ponieważ jego kolektor obciążony jest rezystancją wejściową tranzystora T2 pracującego w układzie OB. Z tego wynika małe wzmocnienie napięciowe stopnia z tranzystorem T1. Efekt Millera jest prawie niezauważalny i w związku z tym wartość górnej częstotliwości granicznej jest duża. Kaskoda charakteryzuje się również bardzo małym oddziaływaniem wyjścia układu na wejście i dużą liniowością charakterystyki przejściowej. 4.4.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia. 1. Jak wyznaczyć wzmocnienie wzmacniacza wielostopniowego? 2. Jak zmieni się charakterystyka amplitudowa dwóch jednakowych połączonych stopni wzmacniających? 3. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz różnicowy? 4. Co oznacza wejście symetryczne i niesymetryczne dla wzmacniacza różnicowego? 5. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz mocy? 6. Jak wyznaczyć sprawność wzmacniacza mocy? 7. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz selektywny? 8. Gdzie stosuje się wzmacniacze selektywne? 9. Jakimi właściwościami charakteryzuje się wzmacniacz szerokopasmowy? 10. Gdzie stosuje się wzmacniacze szerokopasmowe? 4.4.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Pomiar wzmocnienia napięciowego i pasma przenoszenia wzmacniacza dwustopniowego. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia, 2) połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem, Schemat blokowy układu do wyznaczania wzmocnienia napięciowego wzmacniacza i pasma przenoszenia 3) dokonać pomiaru wzmocnienia napięciowego dwóch jednostopniowych wzmacniaczy,
  • 36. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 35 4) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową obydwu pojedynczych stopni wzmacniających, zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10Hz do 100kHz skokami według skali logarytmicznej: 10Hz, 20Hz, 50Hz, 100Hz itd. mierząc napięcie wyjściowe UWY gdy UWE = const., 5) połączyć wzmacniacze tak, aby wyjście pierwszego wzmacniacza było połączone z wejściem drugiego wzmacniacza za pomocą pojemności, 6) dokonać pomiaru wzmocnienia napięciowego tak połączonych wzmacniaczy, 7) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową wzmacniacza dwustopniowego, w identyczny sposób jak wzmacniacza pojedynczego, 8) nanieść charakterystyki amplitudowe na jeden układ współrzędnych i wyznaczyć pasmo przenoszenia, 9) porównać otrzymane wyniki z teoretycznymi (p 4.4.1), 10) dokonać oceny pracy. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe dwustopniowego wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – rezystory regulowane, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 2 Poznanie własności, parametrów i zasady działania wzmacniacza różnicowego. Schemat blokowy układu do badania wzmacniacza różnicowego Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem, 2) włączyć generator funkcyjny na wejście 1. Wejście 2 połączyć do masy przez kondensator C = 470μF, 3) zmierzyć wzmocnienie układu przy wyjściu asymetrycznym pomiędzy kolektorem tranzystora T2 a masą. Badanie wykonać dla częstotliwości sygnału wejściowego f = 1kHz.,
  • 37. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 36 4) zmierzyć wzmocnienie układu przy wyjściu symetrycznym pomiędzy kolektorem tranzystora T1 i T2 . Badanie wykonać dla częstotliwości sygnału wejściowego f = 1kHz, 5) porównać wyniki otrzymane z dwóch poprzednich punktów i dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału nauczania pkt 4.4.1, 6) podać sygnał z generatora na obydwa wejścia i zmierzyć wzmocnienie układu przy wyjściu symetrycznym pomiędzy kolektorem tranzystora T1 i T2. Badanie wykonać dla częstotliwości sygnału wejściowego f=1kHz. Wyznaczyć wzmocnienie sygnału wspólnego i współczynnik CMRR, 7) porównać wyniki otrzymane i dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału nauczania pkt 4.4.1, 8) dokonać analizy wykonanego ćwiczenia, 9) zaprezentować efekty swojej pracy. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe różnicowego wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – rezystory regulowane, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 3 Pomiar charakterystyki amplitudowej wzmacniacza szerokopasmowego i selektywnego. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem w ćwiczeniu 1, 2) ustalić rezystancję obciążenia Ro = 5kΩ, 3) przyjąć częstotliwość sygnału sterującego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak, aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony, 4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 5) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową wzmacniacza szerokopasmowego, zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10 Hz do 100 MHz mierząc napięcie wyjściowe UWY gdy UWE = const, 6) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową wzmacniacza selektywnego, dobierając zakres badanych częstotliwości w zależności od parametrów (pasma przenoszenia i częstotliwości środkowej) mierząc napięcie wyjściowe UWY gdy UWE = const, 7) wyznaczyć na podstawie pomiarów charakterystykę KU = f(f), 8) wykonać powyższe czynności dla wzmacniacza selektywnego dla dwóch wartości C w obwodzie rezonansowym, 9) nanieść charakterystyki na jeden układ współrzędnych za pomocą programu komputerowego „Excel”, 10) wyznaczyć na wykresach dwie wartości częstotliwości granicznych: dolną i górną oraz pasmo przenoszenia, 11) porównać wyniki otrzymane i dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału nauczania pkt 4.4.1, 12) dokonać oceny ćwiczenia.
  • 38. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 37 Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe szerokopasmowego wzmacniacza tranzystorowego, – stanowisko pomiarowe selektywnego wzmacniacza tranzystorowego, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacze stabilizowane, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – rezystory regulowane, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. Ćwiczenie 4 Pomiar wybranych parametrów i charakterystyk wzmacniacza mocy. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem, 2) wykonać pomiary napięć i prądów stałych w poszczególnych punktach pomiarowych i ustalić punkt pracy układu (klasę pracy wzmacniacza), 3) przyjąć częstotliwość sygnału wejściowego f = 1kHz, a maksymalne UWE dobrać tak, aby kształt przebiegu wyjściowego nie był zniekształcony, Układ pomiarowy wzmacniacza mocy 4) przygotować tabele do notowania wyników pomiarów, 5) przyłączyć do wyjścia wzmacniacza opornik suwakowy lub dekadowy dużej mocy, 6) obliczyć moc pobraną z zasilania, moc dostarczoną do obciążenia i sprawność dla różnych wartości obciążenia (1 kΩ, 100Ω, 50Ω, 10Ω, 8Ω, 4Ω )korzystając z zależności: 100 P P ZAS WY ⋅=η [%], PWY = UWY 2 /RO [W], PZAS = IZAS ·UZAS [W] 7) wyznaczyć charakterystykę dopasowania energetycznego odbiornika do impedancji wyjściowej wzmacniacza. dla podanych wartości obciążenia Ro (1 kΩ, 100Ω, 50Ω, 10Ω, 9Ω, 8Ω, 7Ω, 6Ω, 5Ω, 4Ω, 3Ω, 2Ω, 1Ω) PWY = f(Ro) 8) wyznaczyć charakterystykę współczynnika zawartości harmonicznych w funkcji napięcia wejściowego za pomocą miernika zniekształceń. Napięcie wejściowe zmieniać od zera do takiej wartości, przy której na wyjściu wzmacniacza przebieg obserwowany na oscyloskopie będzie widocznie zniekształcony
  • 39. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 38 h = f(UWE) 9) wyznaczyć charakterystykę KP = f(f), zmieniając częstotliwość generatora w zakresie od 10 Hz do 100 kHz skokami według skali logarytmicznej: 10Hz, 20Hz, 50Hz, 100Hz itd. mierząc napięcie wyjściowe UWY gdy UWE = const. UWAGA: Pomiary z pkt 7 i 9 można wykonać wykorzystując miernik mocy wyjściowej np. PWM 6 10) wyznaczyć na wykresach dwie wartości częstotliwości granicznych: dolną i górną oraz pasmo przenoszenia, 11) porównać wyniki otrzymane i dokonać oceny poprawności wyników na podstawie materiału nauczania pkt 4.4.1, 12) dokonać oceny ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: – stanowisko pomiarowe tranzystorowego wzmacniacza mocy, – elektroniczne przyrządy uniwersalne, – zasilacz stabilizowany, – generator funkcyjny, – oscyloskop z sondami pomiarowymi, – miernik zniekształceń, – rezystory regulowane, – przybory i materiały do pisania, gumka, linijka, – literatura z rozdziału 6. 4.4.4. Sprawdzian postępów Tak Nie Czy potrafisz: 1) zaprojektować układy pomiarowe i sposób pomiaru wzmocnienia i charakterystyki amplitudowej wzmacniaczy? ¨ ¨ 2) zmontować wszystkie układy pomiarowe? ¨ ¨ 3) obliczyć wzmocnienie i oszacować pasmo przenoszenia wzmacniacza wielostopniowego na podstawie pomiarów pojedynczych stopni? ¨ ¨ 4) określić, jaki wzmacniacz zastosować dla czujnika temperatury oddalonego od wzmacniacza (duże zakłócenia wspólne na przewodach) ? ¨ ¨ 5) określić, jaki wzmacniacz zastosować do wysterowania głośnika? ¨ ¨ 6) określić, jaki wzmacniacz zastosować dla wzmocnienia sygnału z kamery (pasmo kilka MHz)? ¨ ¨ 7) określić, jaki wzmacniacz zastosować, aby odebrać tyko jedną stację radiową z całego pasma częstotliwości? ¨ ¨ 8) zmierzyć sprawność wzmacniacza? ¨ ¨ 9) określić, gdzie wydziela się moc tracona we wzmacniaczu mocy? ¨ ¨ 10) podać parametry wzmacniacza mocy określające jaki głośnik można przyłączyć do niego? ¨ ¨ 11) włączyć sygnał wejściowy symetryczny i niesymetryczny do wzmacniacza różnicowego? ¨ ¨ 12) narysować charakterystykę amplitudową wzmacniacza za pomocą programu Excel?¨ ¨ 13) obliczyć i wyznaczyć praktycznie częstotliwość środkową wzmacniacza selektywnego? ¨ ¨ 14) znaleźć w katalogu tranzystory do zastosowania we wzmacniaczu szerokopasmowym? ¨ ¨
  • 40. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 39 5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Są to zadania: otwarte, z luką i wielokrotnego wyboru. 5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi: − w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedź X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową), − w zadaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedź w wyznaczone pole, − w zadaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy, 6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom podstawowy, II część - poziom ponadpodstawowy. 7. Otrzymasz następujące oceny szkolne: − dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 6 zadań z poziomu podstawowego, − dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 10 zadań z poziomu podstawowego, − dobry – za rozwiązanie 15 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego, − bardzo dobry – za rozwiązanie 17 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu ponadpodstawowego, 8. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania. 9. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą przysporzyć Ci zadania: 15 – 20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe. 10. Na rozwiązanie testu masz 45 min. Powodzenia
  • 41. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 40 ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH I część 1. Wzmacniacz to układ, w którym następuje wzmocnienie: a) częstotliwości sygnału, b) mocy sygnału, c) częstotliwości i mocy sygnału. 2. Element czynny we wzmacniaczu steruje przepływem energii ze .......................... do ........................ . Elementami tymi mogą być: - - 3. Przyporządkuj poszczególne układy pracy wzmacniacza określonym oznaczeniom: a) OB, b) OE, c) OC. 1 2 3 4. Częstotliwości graniczne wyznacza się na podstawie charakterystyki: a) amplitudowej, b)fazowej, c) amplitudowo – fazowej. 5. Podaj definicje częstotliwości granicznej. 6. Zniekształcenia nieliniowe wywołane są przez: a) niejednakowe przenoszenie przez wzmacniacz sygnałów o różnych częstotliwościach, b) nieliniowość charakterystyk statycznych niektórych elementów wzmacniacza, c) nieliniowość charakterystyk dynamicznych niektórych elementów wzmacniacza. 7. W środku liniowej części charakterystyki wybiera się punkt pracy wzmacniacza klasy: a) AB, b)A, c) C. 8. Parametry wzmacniacza klasy AB są następujące: - - -
  • 42. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 41 9. Prąd kolektora w tranzystorze płynie w przybliżeniu przez jeden półokres napięcia sterującego w klasie: a) B, b)A, c) C. 10. Wzmacniacze klasy C pracują głównie jako wzmacniacze .................... ..................................... 11. Wzmocnienie wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym jest: a) większe niż wzmocnienie układu podstawowego, b)mniejsze niż wzmocnienie układu podstawowego, c) takie samo jak wzmocnienie układu podstawowego. 12. Wzmocnienie wzmacniacza wielostopniowego jest: a) iloczynem wzmocnień poszczególnych stopni, b)ilorazem wzmocnień poszczególnych stopni, c) różnicą wzmocnień poszczególnych stopni. 13. Realizacja wzmacniacza szerokopasmowego wymaga różnorodnych zabiegów w celu: a) zmniejszenia częstotliwości granicznej dolnej i zwiększenia częstotliwości górnej, b) zwiększenia częstotliwości granicznej dolnej i zmniejszenia częstotliwości górnej, c) zwiększenia częstotliwości granicznej dolnej i zwiększenia częstotliwości górnej. 14. Zadaniem wzmacniacza selektywnego jest: a) tłumienie sygnałów w określonym paśmie częstotliwości, a wzmacnianie sygnałów o częstotliwościach leżących poza tym pasmem, b)wydzielanie i wzmacnianie sygnałów w określonym paśmie częstotliwości, tłumienie sygnałów o częstotliwościach leżących poza tym pasmem, c) wzmacnianie sygnałów w określonym paśmie częstotliwości, a tłumienie sygnałów o częstotliwościach leżących poza tym pasmem. II część 15. Oblicz indukcyjność cewki wzmacniacza selektywnego nastrojonego na częstotliwość 5kHz, jeśli C = 10 nF. 16. Wymień zalety ujemnego sprzężenia zwrotnego. 17. Scharakteryzuj układ o wspólnym kolektorze. 18. Wyznacz na charakterystyce amplitudowej pasmo częstotliwości. 19. Wyjaśnij, na czym polega połączenie kaskodowe wzmacniacza. 20. Narysuj schemat wzmacniacza różnicowego.
  • 43. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 42 KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko …………………………………………………….. Badanie wzmacniacza tranzystorowego Zakreśl poprawną odpowiedź, wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek. Nr zadania Odpowiedź Punkty 1. a b c 2. 3. 4. a b c 5. 6. a b c 7. a b c 8. 9. a b c 10. 11. a b c 12. a b c 13. a b c 14. a b c 15. 16.
  • 44. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 43 17. 18. 19. 20. Razem:
  • 45. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 44 6. LITERATURA 1. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G. : Elektronika. WSiP, Warszawa 1996. 2. Grabowski. L. : Pracownia elektroniczna WSiP, Warszawa 1999. 3. Horowitz P., Hill W. : Sztuka elektroniki WKiŁ 1999 4. Masewicz T. :Radioelektronika dla praktyków WKiŁ 1986 5. Pióro B., Pióro M. : Podstawy elektroniki WSiP, Warszawa 1997. 6. Praca zbiorowa pod redakcją Zioło K. : Laboratorium elektroniki Gliwice 2000 7. Rusek A. : Podstawy elektroniki WSiP, Warszawa 1981 8. Rusek M. ,Pasiebiński J. : Elementy i układy elektroniczne. WNT, Warszawa 1999. 9. Woźniak J. : Pracownia elektryczna. Instytut Technologii Eksploatacji Radom 1995