El. II. 5. mérés. SZIMMETRIKUS ERŐSÍTŐK MÉRÉSE.
A mérés célja : Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata. A mérésre való felkészülés során tanulmányozza át az alábbi jegyzeteket: El. ák. I/B 181-234. old. El. ák. II/B 186-190; 294-298; 311. Példatár I.; 3.3.31.......3.3.44; 6.55.,.........6.60. Alkatrészjegyzék:
LF 356 műv. er. MD 2369 A tranzisztorpár (közös tokban) BC 2389 tranzisztor ZPD 3.3 Zener dióda Szimmetrizáló transzformátor Ellenállások: 100 kΩ 10kΩ 2k Trimmer potméter 1k
1 db 1 db 1 db 1 db 1 db 2 db 3 db 2 db 1 db
Házi feladatként végezze el a következő feladatokat: A vizsgálandó differencia erősítő elvi rajza az alábbi:
P=1k
Függvény gen.
Rc1=10k
Rc2=10k
Uki1
Tr1
Uki2
T1
T2
Ube1
REE=10k Ube2
4.1 ábra
Ut1=12V
Tervezze meg a 3.1 ábrán látható elvi rajz megvalósítását Super Strip panelre. Gondolja át a szükséges elvezetések kialakítását. Számítsa ki a differencia erősítő munkaponti áramát, rajzolja be a DC feszültségtérképet. Illesztett esetben. ( Ekkor a tranzisztor paraméterek megegyeznek, RC1=RC2, és P középállásban van) Számítsa ki a kimeneti ofszet feszültséget ha Rc1 5%-al nagyobb a névleges értéknél, P=0 Ohm, és IC1=1.1 IC2. Számítsa ki a szimmetrikus (különbségi) feszültségerősítés (AUs) értékét. Számítsa ki a közös feszültségerősítés értékét illesztett esetben. Számítsa ki a közös feszültségerősítés értékét abban az esetben is, ha Rc1 =10.05 kΩ (Ekkor Ukik= Uki2-Uki1) (illesztetlen eset) Számítsa ki illesztett és illesztetlen esetben is CMRR értékét. (dB) !
Ut2=12V
Különbségi erősítő műveleti erősítővel.
R2
R1 Ube1(Φ1=0)
Uki(Φ1=?) Ube2(Φ2=0)
R3 R4
4.2 ábra
A 4.2. ábra áramkörét méretezze súlyozatlan 20dB erősítésre. Számítsa ki az Ube1, az Ube2, a ΔUbe, az Uki feszültségek csúcsértékeit. ( Használja az LM 741 típusú műv. er. adatlapján található Output Voltage Swing (Vo(p-p) paramétert). Határozza meg a kimenő jel fázisszögét, ha Ube1=3Vp és Ube2=3.5Vp (Φ1= Φ1=0) Határozza meg a kimenő jel fázisszögét, ha Ube1=3,5Vp és Ube2=3Vp (Φ1= Φ1=0) Számítsa ki a különbségi erősítő eredő CMRR értékét. Az ellenállásoknál a legrosszabb esetre számoljon, azok max 5% szórásúak. (Példatár:6.58.).
Mérési feladatok M5/1 M5/1.1.
Tranzisztoros differencia erősítő vizsgálata A Tr1 transzformátor primer tekercsére adjon f = 5 kHz, U= 100mVpp szinusz jelet, és az oszcilloszkóp CH1 ill. CH2 csatornáján jelenítse meg a szekunder tekercsek feszültség – idő függvényeit. Az ábrákat amplitúdó és fázis helyesen rögzítse jegyzőkönyvben. A Tr1 transzformátor szekunder tekercsei szimmetrikus jellel vezérlik a diff. erősítőt. Ennek időfüggvényét úgy jeleníthetjük meg hogy bekapcsoljuk az oszcilloszkóp ADD és INV. üzemmódjait. Az ábrát rögzítse a jegyzőkönyvben.
M5/1.2.
Építse meg a 4.1 ábrán látható differencia erősítőt, de a funkcio generátort még ne kapcsolja a TR1 bemenetére. Ekkor Uki1 és Uki2 pontok között mérhető DC feszültség a kimeneti ofszet feszültség. Keresse meg ennek minimális értékét a P potenciométer állításával, és ezt az értéket jegyezze fel a jegyzőkönyvbe.
M5/1.3
A kimeneti ofszet feszültség vizsgálata és kompenzálása.
A szimmetrikus feszültségerősítés vizsgálata.
Számítsa ki Aus értékét. Adjon a TR1 primer oldalára függvénygenerátorból f= 5kHz , Up= 20mveff szinusz jelet. ( Az effektív értéket AC millivoltméterrel mérje ). Vizsgálja és jegyzőkönyvben rögzítse az Ube1 – Uki1 , Ube2 – Uki2 jel párokat valamint az Ukis és UEE időfüggvényeket. A mért Ubes és Ukis értékek alapján határozza meg Aus mért értékét és hasonlítsa össze a számított értékkel. ( Ha van eltérés- indokolja meg).
M5/1.4 . A közös módusú feszültségerősítés vizsgálata
A mérés további részében ne használja TR1-et. A bemenőjelet funkciógenerátorról közvetlenül vezesse a közösített bázisokra. ( f= 5kHz , Up= 4 Vp-p szinusz ). Mérje AC millivoltméterrel az Uki1és Uki2 jeleket külön-külön. (Az AC millivoltméter kimenetén ellenőrizze oszcilloszkóppal hogy a vizsgált jel nem torzított e). Határozza meg a CMRR értékét:
CMRR =Aus/(Ukik/Ubek) ahol:
Ukik = (Uki1+ Uki2)/2
CMRR értékét adja meg dB – ben is.
M5/1.5 . A 4.1 ábra kapcsolási rajzában helyettesítse REE ellenállást az alábbi áramgenerátorral:
Uki1
Uki2
T1
T2
2k
ZPD 3.3 2k
Számítsa ki és mérje is meg a munkaponti áramot. Mérje meg a szimmetrikus feszültségerősítést. Mérje meg a közös módusú feszültségerősítést.
Számolja ki a CMRR értékét. A számításhoz felhasználhatja az M5/1.3 pontban kapott Aus értéket. (Mert IEE nem változott . Ezt az állítást számítással ellenőrizze).
CMRR =
Aus Ak
Ahol:
[ dB ]
Ak = (uki1+ uki2)/2 /ubek
M5/2.1 .
Különbségi erősítő műveleti erősítővel.
M5/2.1. Építse meg az ide vonatkozó HF. során megtervezett súlyozatlan 20 dB erősítésű különbségképzőt:
R2
R1 Ube1 Uki
Ube2 R3 R4
4.2 ábra M5/2.2 Számítsa ki Au értékét (Ha R1= R3 és R2=R4). M5/2.3. Mérje a célszerűen megválasztott jelalakokat és rögzítse azokat jegyzőkönyvbe. (Ube1, Ube2, Uki ). A mérést néhány kHz frekvenciával végezze, de akkora amplitúdókat válasszon hogy a kimenő jel ne torzítson. M5/2.4 Vegye fel az invertáló erősítő amplitúdómenetét 10 Hz- 1MHz tartományban. (Ekkor a nem invertáló bemenetet földelje le). M5/2.5 Vegye fel az neminvertáló erősítő amplitúdómenetét 10 Hz- 1MHz tartományban. (Ekkor a invertáló bemenetet földelje le). M5/2.6 Vegye fel a közös vezérlésű erősítő amplitúdómenetét 10 Hz- 1MHz tartományban. (Ekkor Ube legyen 2 V amplitudójú). (Ube1 =Ube2) M5/2.7
DC vizsgálat Ehhez a méréshez összesen 4 db szabályozható tápegységre van szükség. (+ 15 V – 15 V táp, továbbá Ube2 = 100 mV, Ube1; -100 mV – 100 mV ) A feladat során igazolja hogy a kimenő feszültség a két bemenő feszültség különbségétől függ, és arányossági tényező az R2/R1 hányados. Legyen: a/ b/
R1=R2=R3=R4= 10 k R1=R3=1k és R2=R4=10k
Mind a két esetben foglalja táblázatba a mért eredményeket és ábrázolja a vezérlő feszültség (Ube2 – Ube1) – Uki függvényeket.
Ube1 (mV) -200 -100 0 100 200 300 400
Ube2 (mV) Ube2 – Ube1 (mV) Uki (mV) 100 100 100 100 100 100 100
