LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCHNr ćwiczenia
2
Temat ćwiczenia:
WZMACNIACZ RÓŻNICOWYData wykonania ćwiczenia
15.12.1998
Grupa nr
8
Wtorek 1705
Sebastian Mizia
Marcin Górski
Ocena
Przed wykonaniem ćwiczenia zaprojektowaliśmy układ wzmacniacza różnicowego o parametrach zadanych wcześniej przez prowadzącego zajęcia. Parametry zadanego wzmacniacza:
UWY = 5V kur = -60 V/V kus = -0.6V/V RL = 10kW
Schemat wzmacniacza różnicowego załączam do sprawozdania.
Parametry obliczone
UCC = 12V UEE = 9.25V
RC = 4.7kW Re = 15W RE = 3.3kW
1.
W trakcie ćwiczenia zmontowaliśmy układ zgodnie z wykonanym projektem.
Na wejście wzmacniacza podaliśmy sygnał sinusoidalny i sprawdziliśmy sygnał wyjściowy. Okazało się że wzmacniacz działał poprawnie.
2.
Następnie dokonaliśmy pomiarów punktów pracy tranzystorów
T1 T2
UBE = 0,714V UBE = 0,715V
UCE = 6,4859V UCE = 6,45V
IC = 1,31mA IC = 1,31mA
Jak widać otrzymana wartość prądów w punkcie pracy różni tylko nieznacznie się od obliczonych przez nas w trakcie projektowania.
3.
Wykonaliśmy pomiary charakterystyk przejściowych wzmacniacza różnicowego. Pomiary te wykonaliśmy w zakresie napięć wejściowych
-200mV do +200mV.
Obliczyliśmy wartość wzmocnienia różnicowego i okazało się, że jest ono zależne od wartości napięcia wejściowego , nie powinno tak być . Z obliczeń projektowych wynika że wzmocnienie różnicowe powinno wynosić 60V/V . W naszym przypadku dla UIR = 10mV , kur = 102 V/V , a jest równe ok. 60 dla napięć wejściowych UIR ok. ±180mV. Zatem układ praktyczny spełnia założenia projektowe tylko dla napięć wejściowych ok. ±180mV. Maksymalne napięcie wyjściowe również jest większe od zakładanego . Na podstawie otrzymanych wyników wykonaliśmy wykresy zależności wyjściowego napięcia różnicowego, napięć na kolektorach i wzmocnienia różnicowego w zależności od wejściowego napięcia różnicowego. Wykresy są dołączone do sprawozdania.
Otrzymane wyniki pomiarów.
Jak widać z dołączonych charakterystyk zakres liniowej pracy wzmacniacza zawiera się w zakresie od ok. –60mV do ok. 70mV napięcia wejściowego. Wzmocnienie napięciowe układu jest największe dla najmniejszych napięć wejściowych i maleje z ich wzrostem.
4.
Pomiary wartości wzmocnienia sumacyjnego.
Pomiary te wykonaliśmy dla zakresu napięć wejściowych takich samych jak dla pomiarów wzmocnienia różnicowego. Otrzymane wyniki zamieściliśmy w tabeli.
Na podstawie otrzymanych wyników wyznaczyliśmy współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego, CMRR. Jak widać zawiera się on w przedziale od 21 do 42dB. Można stwierdzić, że jest to dobry wynik biorąc pod uwagę fakt, że nie korzystamy ze źródła prądowego. Wartość CMRR rośnie ze wzrostem sumacyjnego napięcia wejściowego , od ok. 120mV UIS jego wartość utrzymuje się na stałym poziomie ok. 42dB.
5.
Pomiar charakterystyk przejściowych przy częstotliwości 1kHz.
Na podstawie otrzymanych wyników wykonaliśmy wykresy odpowiednich zależności.
Jak można zauważyć wzmocnienie jest prawie takie samo jak przy sterowaniu napięciem stałym.
6.
Pomiar wzmocnienia sumacyjnego przy częstotliwości sygnału sterującego 1kHz.
Można zauważyć, że wartość współczynnika tłumienia sygnału sumacyjnego zmienia się w dość szerokim zakresie.
7.
Wyznaczenie pasma przenoszenia wzmacniacza różnicowego. Pomiary wykonaliśmy dla sygnału wejściowego UIRSK = 20mV. Oprócz pomiarów na mierniku obserwowaliśmy przebieg wyjściowy na oscyloskopie aby zauważyć ewentualne zniekształcenia.
Na podstawie otrzymanych wyników i wykonanego wykresu możemy określić pasmo przenoszenia badanego wzmacniacza. Częstotliwość dolną wynosi około fd = 10Hz (ponieważ dla mniejszej nie zostały wykonane pomiary), a częstotliwość górna fg = 120kHz.
Wnioski:
To ćwiczenie umożliwiło nam zapoznanie się z praktycznymi metodami projektowania układów wzmacniaczy różnicowych. Mogliśmy również sprawdzić w praktyce dokładność wzorów projektowych. Okazuje się, że teoretycznie zaprojektowany układ odbiega parametrami od układu rzeczywistego. Sumacyjne wzmocnienie różnicowe i wzmocnienie różnicowe osiąga wartości założone przy projekcie dopiero przy napięciu wejściowym ok. ±180mV. Wyjściowe napięcia również różniły się od założonych. Częściowo wynika to z dużej tolerancji użytych elementów. Na podstawie otrzymanych wyników możemy stwierdzić, że układ działał poprawnie, a otrzymane charakterystyki są zgodne z oczekiwaniami teoretycznymi. Zakres napięć wejściowych przy których jest jeszcze liniowa charakterystyka to ok. ±70mV, co dobrze obrazuje wykres.
...