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
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 7
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
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 7
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
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 7
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
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 7
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
Download

Měření vlastností střídavého zesilovače