Měření vlastností střídavého zesilovače

Vysoká škola báňská – Technická universita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky

Základy elektroniky – ZEL Laboratorní úloha č. 7

Měření vlastností střídavého zesilovače Datum měření: Datum odevzdání: Skupina ve cvičení: Učitel:

Tento protokol vypracoval Jméno: Jiří Znoj Login: ZNO0011 Email: [email protected]

8. 11. 2011 15. 11. 2011 16:00 – 17:30 Ing. Lukáš Paulinský

Na měření spolupracoval Jméno: Dluhoš Jan Login: DLU0023

Jiří Znoj – ZNO0011

Základy elektroniky – ZEL

Laboratorní úloha č. 7

12. 11. 2011

A. Zadání úlohy Schéma zapojení měřeného střídavého zesilovače s kapacitní vazbou je uvedeno na obr. 1.

+Ucc = +12V RB1 82k

RC 3k CV2 10n

(1)

CV1 100n

(2)

T1 BC546B

RZ 100k

(1')

RB2 10K

CZpar 1n

RE 300R (600R)

(2')

obr. 1

T1 – modul TRANZISTOR BIPOLAR s tranzistorem BC546B +Ucc – stejnosměrné napájecí napětí 12V, nastaveno na regulovatelném zdroji P230R51D CV1 – dvou kolíkový kondenzátor 100n CV2 – dvou kolíkový kondenzátor 10n CZpar – dvou kolíkový kondenzátor 1n (simuluje parazitní kapacitu zátěže) RB1 – odporová dekáda R DECADE 2 RB2 – dvou kolíkový rezistor 10k RC – tvořen sériovým zapojením dvou kolíkových rezistorů 1k a 2k RE – odporová dekáda R DECADE 1 RZ – dvou kolíkový rezistor 100k I. Měření nastavení klidového pracovního bodu P [UCEP, ICP]. Pokyny pro měření: Schéma zapojení na obr. 1, multimetrem M3900 změříme napětí UCEP mezi kolektorem a emitorem tranzistoru T1. Proud ICP určíme výpočtem ze změřeného napětí URC na rezistoru RC a jeho hodnoty podle vztahu ICP = URC / RC. Při tomto měření je zdroj vstupního signálu odpojen. 2




12. 11. 2011

II. Měření amplitudové frekvenční charakteristiky AUdB = 20 log AU(f) a určení šířky pásma B. Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření amplitudové frekvenční charakteristiky je na obr. 2.

+Ucc = +12V RB1 82k

RC 3k CV2 10n

(1) CV1 100n

CH1 FG

OSC

(2)

T1 BC546B

CH2 RZ 100k

u1(t)

CZpar 1n

OSC

u2(t)

GND

GND RB2 10K

(1')

RE 300R (600R)

(2')

obr. 2 FG – funkční generátor OSC CH1 – osciloskop kanál č. 1 OSC CH2 – osciloskop kanál č. 2

2. Na funkčním generátoru FG nastavíme sinusový průběh, úroveň signálu U1PP = 0,5V udržujeme po celou dobu měření konstantní (odečítáme na kanálu č. 1 osciloskopu), frekvenci postupně nastavujeme f = 50 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 5 kHz, 10 kHz, 20 kHz, 50 kHz, 100 kHz, 200 kHz, 500 kHz. Pro každou nastavenou frekvenci vstupního signálu změříme úroveň výstupního signálu U 2PP (odečítáme na kanálu č. 2 osciloskopu). Pro každou nastavenou frekvenci vypočteme A UdB = 20 log (U2PP / U1PP). Frekvenční charakteristiku změříme pro dvě hodnoty rezistoru RE = 300 a 600. Naměřené charakteristiky vyneseme do grafu. Typický průběh amplitudové frekvenční charakteristiky je na obr. 3.

AudB B Austr

-3dB

fd

fstr

fh log f

3




12. 11. 2011

obr. 3 3. Šířka pásma je dána vztahem B = fh – fd , kde fh je horní mezní kmitočet a fd je dolní mezní kmitočet zesilovače. Mezní kmitočty jsou definovány poklesem zesílení zesilovače o -3 dB vůči zesílení ve středu pásma. Poklesu zesílení o -3 dB je ekvivalentní pokles rozkmitu výstupního napětí U2PP na hodnotu (1/2)U2PP = 0,707 U2PP. Při praktickém měření fh a fd zjišťujeme kmitočet vstupního signálu při, kterém klesne rozkmit na osciloskopu zobrazeného výstupního signálu a hodnotu  0,7 U2PP. Šířku pásma B změříme pro hodnoty rezistoru RE = 300 a 600.

III. Měření maximálního rozkmitu výstupního signálu U2Ppmax. Pokyny pro měření: Schéma zapojení je totožné s předcházejícím měřením. Na generátoru FG nastavíme kmitočet vstupního signálu f = 10 kHz, postupně zvyšujeme velikost vstupního napětí až dojde k omezení výstupního signálu (vzroste zkreslení výstupního signálu) a na osciloskopu odečteme maximální rozkmit ještě nelimitovaného výstupního signálu U2Ppmax. Opět změříme pro hodnoty rezistoru RE = 300 a 600.

B. Použité přístroje a pomůcky a. b. c. d. e. f. g. h.

Regulovaný zdroj stejnosměrného napětí Kondenzátory 100n, 10n, 1nf Rezistory 1kΩ , 2kΩ, 10k, 100k odporová dekáda R DECADE 2 odporová dekáda R DECADE 1 funkční generátor osciloskop Modul Tranzistor Bipolar

C. Postup měření Měření nastavení klidového pracovního bodu P [UCEP, ICP]  Zapojili jsme obvod dle schématu na obrázku č. 1  Napětí Ucp jsme měřili jako napětí mezi kolektorem a emitorem tranzistoru T1  Proud Icp určíme výpočtem ze změřeného napětí Urc na rezistoru Rc a jeho hodnoty podle vztahu Icp=Urc/Rc Měření amplitudové frekvenční charakteristiky AUdB=20logAU(f) a určení šírky pásma B  Zapojíme obvod dle schématu č. 2  Na vstupu (funkčním generátoru) nastavíme sinusové napětí U1=0,5 V  Frekvenci na vstupu jsme nastavovali v rozmezí f=50Hz-500 kHz  Pro dané hodnoty jsme měřili amplitudu výstupního napětí U2pp Měření maximálního rozkmitu výstupního signálu U2ppmax  Na stejném zapojení jsme měřili hodnotu maximálního rozkmitu výstupního signálu  Na frekvenčním generátoru nastavíme frekvenci 10 kHz a postupně zvyšujeme amplitudu napětí na vstupu zesilovače tak dlouho, dokud se sinusový signál na výstupu zesilovače nezačal být omezený  Když dojde ke zkreslení sinusoidy, nacházíme se na maximálním napětí rozkmitu na výstupu 4




12. 11. 2011

D. Naměřené hodnoty I. UCEP = 6,33V URC = 11,49V ICP = URC/RC = 11,49/3000 = 0,00383 A = 3,83 mA

II. AU2 = 20*log(U2pp/U1pp)

U1pp [V]

f

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

50 Hz 100 Hz 200 Hz 500 Hz 1 kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz 50 kHz 100 kHz 200 kHz 500 kHz

Pro RE = 300 Ω U2pp [V] AU2 [dB] 0,304 -4,322 0,936 5,446 2,03 12,171 3,12 15,904 4,16 18,402 4,32 18,730 4,32 18,730 4,16 18,402 3,88 17,797 3,00 15,563 1,96 11,866 1,16 7,310 0,6 1,584

Pro RE = 600 Ω U2pp [V] AU2 [dB] 0,2 -7,959 0,6 1,584 1,2 7,604 1,88 11,504 2,08 12,382 2,20 12,869 2,20 12,869 2,16 12,710 2,04 12,213 1,6 10,103 1,08 6,689 0,680 2,671 0,360 -2,853

III. U2ppmax = 9,44 V pro RE = 300 Ω U2ppmax = 5,84 V pro RE = 600 Ω

E. Grafy I.

5




12. 11. 2011

II.

F. Závěr Prováděli jsme měření na tranzistorovém zesilovači s kapacitní vazbou. Zesilovač je určen pro zesilování střídavých signálů. Frekvenční pásmo tohoto zesilovače bylo naměřené v rozmezí 320 Hz-48.5 kHz, graf frekvenční charakteristiky vyšel téměř stejný, jako je jeho obvyklý průběh. Naměřené hodnoty se mohou od skutečných mírně lišit kvůli nepřesnému měření. Nepřesnost měření je způsobena odchylkami a nepřesností jednotlivých přístrojů a také vlivem okolního prostředí.

6

Měření vlastností střídavého zesilovače

Recommend Documents