LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH
BADANIE WZMACNIACZA RÓŻNICOWEGO
Instrukcja do ćwiczenia
Wersja v2 (MiAN)
WYKAZ PRZYRZĄDÓW:
1. Zestaw laboratoryjny z wbudowanymi miernikami.
2. Woltomierze napięć stałych.
POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA
WYDZIAŁ ELEKTRONIKI I INFORMATYKI
2
1. Opis badanego układu
Schemat zestawu laboratoryjnego przedstawia schemat 1. Przełączniki i pokrętła
zaznaczone są pogrubioną czcionką. Przełączniki na schemacie są ustawione w pozycji
spoczynkowej (wyciśnięte).
R1
Układ wzmacniacza różnicowego składa się z tranzystorów T1 i T2. Przełączniki
K1, Re, Re1, Re2, Rc, Rc’ i Rd służą do ustawiania różnych konfiguracji układu.
Możliwe ustawienia (uwaga: <on> oznacza przycisk wciśnięty, <off> wyciśnięty):

K1<off> – układ jest w trybie wysterowania sumacyjnego. Napięcie baz
tranzystorów regulowane jest przez potencjometr P1 ;

K1<on> – układ jest w trybie wysterowania różnicowego. Napięcie bazy
tranzystora T1 regulowane jest potencjometrem P2, a baza tranzystora T2
zwarta jest do masy;

Re<on> – do obwodu emiterowego wzmacniacza podłączony jest rezystor Re.

Re1<on> – do obwodu emiterowego wzmacniacza podłączone jest źródło
prądowe z rezystorem emiterowym Re1 ;

Re2<on> – do obwodu emiterowego wzmacniacza podłączone jest źródło
prądowe z rezystorem emiterowym Re2 ;

Rc<on> – do kolektorów tranzystorów podłączone są rezystory Rc ;

Rc’<on> – do kolektorów tranzystorów podłączone są rezystory Rc’ ;

Rd<on> – do kolektorów tranzystorów podłączone jest obciążenie aktywne.
3
Odczyt napięcia wejściowego dokonuje się przy pomocy wbudowanego
woltomierza, który dla K1<on> ma zakres (-150, 150) mV, a dla K1<off> ma zakres
(-7,5, 7,5) V. Natomiast odczytu sumy prądów emiterowych dokonuje się z
wbudowanego miliamperomierza, który ma zakres (0, 2) mA. Odczytu napięć kolektorowych dokonuje się z wyjść WY1 (napięcie UO 1) i WY2 (napięcie UO 2) na
zewnętrznych woltomierzach prądu stałego.
2. Równoważenie układu
Po każdej zmianie konfiguracji układu należy go zrównoważyć. Aby tego dokonać
należy ustawić układ w tryb sumacyjny (K1<off>) i potencjometrem P1 ustawić zerowe
napięcie wejściowe, następnie potencjometr P3 należy ustawić tak, aby napięcia
kolektorowe (których wartości widoczne są na zewnętrznych woltomierzach) były
sobie równe z dokładnością do 20 mV.
3. Pomiary
Pomiary przeprowadza się w maksymalnie 9 konfiguracjach, w których włączony
jest tylko jeden z grupy przełączników (Rc, Rc’, Rd) i tylko jeden z grupy przełączników (Re, Re1, Re2). Ze względu na ograniczony czas przeznaczony na wykonanie
ćwiczenia liczba konfiguracji wymaganych w ćwiczeniu może być zmniejszona przez
prowadzącego na początku zajęć (np. można pominąć pomiary dla załączonego Rc’ i
Re2). Dla każdej z konfiguracji przeprowadza się opisane niżej pomiary dla
wysterowania różnicowego i wysterowania sumacyjnego.
3.1. Pomiar charakterystyk statycznych dla wysterowania różnicowego
Ustawić: K1<on>.
3.1.1. Z rezystorem Re w obwodzie emiterowym
Ustawić: Re<on>.
a) Z rezystorami Rc w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc<on>. Pomierzyć napięcia kolektorowe UO 1 i UO 2 w funkcji
wejściowego napięcia różnicowego UI D oraz sumę prądów emiterowych IE.
Napięcie wejściowe zmieniać potencjometrem P2 w granicach (-150, 150) mV.
Dodatkowo należy obliczyć wyjściowe napięcie różnicowe UO D.
b) Z rezystorami Rc’ w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc’<in>. Pomiary jak w punkcie 3.1.1.a.
4
c) Z obciążeniem aktywnym
Ustawić: Rd<in> (chyba na płycie czołowej jest RD). Pomiary jak w punkcie
3.1.1.a.
3.1.2. Ze źródłem prądowym zasilania emiterów i rezystorem Re1
Ustawić: Re1<in>.
a) Z rezystorami Rc w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc<in>. Pomiary jak w punkcie 3.1.1.a.
b) Z rezystorami Rc’ w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc’<in>. Pomiary jak w punkcie 3.1.1.a.
c) Z obciążeniem aktywnym
Ustawić: Rd<in>. Pomiary jak w punkcie 3.1.1.a.
3.1.3. Ze źródłem prądowym zasilania emiterów i rezystorem Re2
Ustawić: Re2<in>.
a) Z rezystorami Rc w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc<in>. Pomiary jak w punkcie 3.1.1.a.
b) Z rezystorami Rc’ w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc’<in>. Pomiary jak w punkcie 3.1.1.a.
c) Z obciążeniem aktywnym
Ustawić: Rd<in>. Pomiary jak w punkcie 3.1.1.a.
3.2. Pomiar charakterystyk statycznych dla wysterowania sumacyjnego
Ustawić: K1<out>.
3.2.1. Z rezystorem Re w obwodzie emiterowym
Ustawić: R1<in>.
a) Z rezystorami Rc’ w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc’<in>. Pomierzyć napięcia kolektorowe UO 1 i UO 2 w funkcji
wejściowego napięcia sumacyjnego UI CM oraz sumę prądów emiterowych IE.
Napięcie wejściowe zmieniać potencjometrem P1 w granicach (-5, 5) V.
Dodatkowo należy obliczyć wyjściowe napięcie różnicowe UOD.
b) Z rezystorami Rc w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
c) Z obciążeniem aktywnym
Ustawić: Rd<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
5
3.2.2. Ze źródłem prądowym zasilania emiterów i rezystorem Re1
Ustawić: Re1<in>.
a) Z rezystorami Rc’ w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc’<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
b) Z rezystorami Rc w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
c) Z obciążeniem aktywnym
Ustawić: Rd<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
3.2.3. Ze źródłem prądowym zasilania emiterów i rezystorem Re2
Ustawić: Re2<in>.
a) Z rezystorami Rc w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
b) Z rezystorami Rc’ w obwodzie kolektorów
Ustawić: Rc’<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
c) Z obciążeniem aktywnym
Ustawić: Rd<in>. Pomiary jak w punkcie 3.2.1.a.
4. Opracowanie wyników
4.1. Wykresy
Dla każdej z przydzielonych konfiguracji w sprawozdaniu należy załączyć podane
niżej wykresy. Do wykresów należy dołączyć wnioski. Wnioski mogą być zebrane
razem w końcowej części sprawozdania.
Lista wykresów dla danej konfiguracji:

wspólny wykres napięć wyjściowych UO 1 i UO 2 dla wysterowania
różnicowego UI D ;

wykres wyjściowego napięcia różnicowego UOD (gdzie: UOD = UO 1 – UO 2)
dla wysterowania różnicowego UI D ;

wykres prądu IE dla wysterowania różnicowego UI D ;

wspólny wykres napięć UO 1 i UO 2 dla wysterowania sumacyjnego UI CM ;

wykres napięcia różnicowego UOD dla wysterowania sumacyjnego UI CM ;

wykres prądu IE dla wysterowania sumacyjnego UI CM .
4.2. Obliczenie parametrów małosygnałowych dla liniowego zakresu pracy
6
Dla każdej z konfiguracji należy obliczyć i załączyć w sprawozdaniu wartości
parametrów małosygnałowych (dla liniowego zakresu pracy):

wzmocnienia różnicowego Au d (w V/V i w decybelach);

wzmocnienia sumacyjnego Au CM (w V/V i w decybelach);

współczynnika tłumienia sygnału sumacyjnego CMRR (jako wartość
niemianowaną i w decybelach).
5. Podstawy teoretyczne
Tymczasowo w pliku ‘wz_teoria.doc’.
6. Przykładowe tabele pomiarowe
a) Dla wysterowania różnicowego
UI D [mV] -150 -130 -110 -90
-70
-50
-30
-10
0
-1
0
10
30
50
70
90
110 130 150
UO 1 [V]
UO 2 [V]
IE [mA]
b) Dla wysterowania sumacyjnego
UI CM [V]
UO 1 [V]
UO 2 [V]
IE [mA]
-5
-4
-3
-2
1
2
3
4
5