LINEARNA ELEKTRONIKA

Transkripcija

1 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 1 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 1. vaja : LSTNOSTI DVOVHODNEG VEZJ Naloga : Za podano ojačevalno stopnjo izmerite h parametre, napetostno ojačenje ter vhodno in izhodno impedanco pri frekvenci f = 5kHz. Napetostno ojačenje in vhodno impedanco merimo pri odprtih sponkah na izhod. Izhodno impedanco merimo pri napetostnem vir na vhod, ki nima dodane serijske pornosti (R S =0). U CC = 0V Z vh 1 F C 1 180k R B1 4, 7k R C F 1 R B 18k R E 47 C Z iz Navodilo : Vse napetosti merimo z osciloskopom. Za h parametre veljajo četveropolne enačbe 1 = h 11 i 1 h 1 i = h 1 i 1 h. Za meritev parametrov h 11 in h 1 porabimo vezavo a. Izhod je za izmenične signale kratko sklenjen ( 0, ker je R majhen ; 10 ).

2 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje a. R SV 1 4,7 k 47F C s 1 R 10 Upora R SV in R potrebjemo zato, da lahko izračnamo i 1 in i : i 1 s 1 R SV i R h 11 1 i1 0 h 1 i i1 0 b. 1 C S 1, 8k 1 47F R SI s Za določitev parametrov h 1 in h porabimo vezavo b. Iz slike b vidimo, da je zaradi odprtega vhoda i 1 = 0. h 1 1 i 1 0 h i i 1 0 Izhodni tok i izračnamo z enačbo: i s R SI

3 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 3 Napetostno ojačenje U določimo iz osnovnega vezja s pomočjo enačbe : U 1 Pri meritvi moramo hkrati opazovati in 1, da lahko določimo tdi fazo (predznak). Za meritev vhodne impedance damo v serijo z generatorjem spremenljiv por R S. Najprej odčitamo pri R S = 0, nato R S toliko časa večamo, dokler ne pade izhodna napetost na polovico. Takrat je R S = Z vh.. R S 1 Z vh s Izhodno impedanco določimo tako, da najprej izmerimo izhodno napetost pri neobremenjenem vezj, nato prikljčimo na izhod spremenljivo breme R b in ga toliko časa manjšamo, da pade na polovico. Takrat je Z iz =R b. 1 s R b Z iz Rezltati : h 11 = k h = ms U = h 1 = z vh = k f = 5 khz h 1 = z iz = k

4 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 4

5 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 5 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm :. vaja : LSTNOSTI OJČEVLNIK S SKUPNO BZO Naloga : Za ojačevalnik s skpno bazo izmerite admitančne parametre y 11, y 1 in y. Pri različnih bremenih R b določite tdi napetostno ojačenje U, tokovno ojačenje I ter ojačenje moči P.Vse meritve opravite pri frekvenci vhodnega signala 10 khz take amplitde, da izhodni signal ni popačen. U CC = 0V R B1 R C 47 k 1, 8k C 1 C F F 1 R E R B C B 1k 1 k F Za admitančne parametre veljajo četveropolne enačbe : i1 y111 y1 i y11 y dmitanci y 11 in y 1 izračnamo pri pogoj 0 : i 1 s RSV 1 y y i R 1

6 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 6 Potek meritve : Za meritev y 11 in y 1 porabimo vezje : 00 R SV s 1 Zvh 1 y11 C R 47 F 10 Ker je por R majhen (10), lahko smatramo, da je izhod kratko sklenjen ( = 0). Za meritev y imamo vezje : 47 F 18, k CS R SI s Pri merjenj 1 in., in U I P y i s 1 0 RSI za različne vrednosti bremenske pornosti R b (dekada), odčitamo s, F R SV s 1 R b U 1 I i R S ( ) P I U i1 Rb s 1

7 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 7 Rezltati : R b [] s [mv] 1 [mv] [mv] U I P y 11 = ms y 1 = ms y = ms

9 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 9 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 3. vaja : MERITEV IZHODNE IMPEDNCE EMITORSKEG SLEDILNIK Naloga : Izmerite potek izhodne impedance emitorskega sledilnika v odvisnosti od kolektorskega toka I C (pri R S = 10 k) in pora R S (pri I C = 1 m). U CC V R 47F 47 k R S I C vh C 1 4, 7 k R E 47F C R b iz Potek meritve : a) Izmed različnih porov R S, ki se nahajajo na tiskanem vezj izberemo strezno vrednost R S = 10 k. S potenciometrom R nastavimo zahtevane I C (delovna točka). Na vhod priklopimo sinsni generator s frekvenco 1 khz. mplitdo vh nastavimo na takšno vrednost, da izhodni signal ni popačen. Na izhod priklopimo porovno dekado R b. Vrednost R b toliko časa spreminjamo, da pade amplitda izhodne napetosti iz na polovično vrednost amplitde neobremenjenega emitorskega sledilnika. Takrat je R iz = R b. Vrednost odčitamo iz porovne dekade. b) S potenciometrom R nastavimo tok delovne točke I C = 1 m. Nato pri različnih R S ponovimo postopek pod a.

10 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 10 Rezltati : a.) R 10k b.) I C = 1 m S I C [m] R iz [] R S k R iz 0,1 0,0 0, 10,0 0, , , , ,0 1,5 1,8,1

11 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 11 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 4. vaja : MERITEV NPETOSTNEG IN TOKOVNEG OJČENJ TER OJČENJ MOČI Z EMITORSKI SLEDILNIK Naloga : Za emitorski sledilnik izmerite in narišite potek napetostnega in tokovnega ojačenja ter ojačenja moči pri različnih vrednostih bremenske pornosti R b. U CC V R F 47 k 10 k I C vh C 1 R S vh IB R E 4, 7k F C R b iz Potek meritve : S potenciometrom R nastavimo delovno točko I C = m. Na vhod priklopimo sinsni signal takšne amplitde, da izhodni signal ne bo popačen. Meritev izvedemo pri frekvenci 1kHz. Pri različnih vrednostih bremenske pornosti R b (porovna dekada) odčitamo vh, vh in iz. vh merimo kot razliko napetosti na obeh straneh pora R S proti ozemljitvi. Posamezna ojačenja izračnamo z enačbami : iz iz iiz Rb iz RS U I vh i B vh vh Rb R S p U I

12 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 1 Rezltati : R b [] vh [mv] iz [mv] vh [mv] U I P

13 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 13 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 5. vaja : MERITEV FREKVENČNE ODVISNOSTI OJČENJ IN VHODNE IMPEDNCE OJČEVLNIK Naloga : Za narisani ojačevalnik izmerite frekvenčni potek ojačenja in frekvenčno odvisnost vhodne impedance. U CC V s R S 100k vh 47 F R B1 8 k 7k R C, k C 1 C R B R E, k 47 F C E 47 F iz Potek meritve : Na vhod ojačevalnika priklopimo sinsni generator take amplitde s, da izhodni signal ni popačen. Meritev izvedemo v frekvenčnem območj od 10 Hz do 100 khz. Ojačenje je podano z enačbo iz U, vh vhodna impedanca pa z vh Zvh. ivh Pri tem je s vh ivh. R S

14 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 14 Rezltati : f[khz] 0,01 0,0 0,04 0,08 0,1 0, 0,4 0, s [mv] vh [mv] iz [mv] U [db] z vh [k]

15 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 15 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 6. vaja : MERITEV ZGORNJE IN SPODNJE FREKVENČNE MEJE OJČEVLNIK IN RZMERJ i c / vh Naloga : Izmerite zgornjo in spodnjo mejno frekvenco v odvisnosti od različnih vrednosti kondenzatorja C E za R b = Pri frekvenci 1 khz in C E 100μF izmerite odvisnost i c / vh za različne vrednosti pora R b. U CC V 47 F R B1 8 k R C, k 47 F vh C 1 C R B 7k R E, k C E 47 F iz Potek meritve : Vse napetosti merimo z osciloskopom. Vhodno napetost vh nastavite na takšno vrednost, da izhodni signal ne bo popačen. Paziti moramo, da bo amplitda vh konstantna pri vseh frekvencah. Pri neki srednji frekvenci poiščemo maksimalno izhodno napetost (max. ojačenje). Nato frekvenco višamo ali nižamo toliko časa, da pade izhodna amplitda na vrednost iz (ali za 3 db). Pri tej vrednosti izhodne napetosti odčitamo zgornjo oziroma spodnjo mejno frekvenco. Pri meritvi i c / vh spreminjamo bremensko pornost R b in merimo izhodno napetost iz. Če poštevamo, da sta za izmenične signale R b in por R c =,k vezana paralelno, dobimo: iz ic R R b c

16 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 16 Rezltati meritev : C E [F] 0, f sp [Hz] f zg [khz] R b [] vh [mv] iz [mv] i c [m] i c / vh [m/v]

17 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 17 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 7. vaja : MERITEV BODEJEVEG DIGRM Z EMITORSKI SLEDILNIK Z RZLIČNIMI KPCITIVNOSTMI N IZHODU Naloga : Za emitorski sledilnik opazjte potek napetostnega ojačenja v odvisnosti od frekvence pri različnih vrednostih C b. Izmerite in narišite potek ojačenja za C b = 10 nf in 100 nf. U CC V 47k R B1 F C 1 vh R B 47k R E 4,7k C b iz Potek meritve : Frekvenco izmeničnega vhodnega signala bomo spreminjali v območj od 10 Hz do 1 MHz. mplitda vhodnega signala naj bo taka, da bo izhodni signal nepopačen. Ojačenje v db izračnamo z enačbo iz db 0log. vh

18 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 18 Rezltati : f [Hz] vh [mv] iz [mv] C b =10 nf iz [mv] C b =100 nf iz / vh C b =10 nf iz / vh C b =100 nf [db] C b =10 nf [db] C b =100 nf

19 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 19 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Skpina : Priimek in ime : Datm : 8. vaja : KSKODNI OJČEVLNIK Naloga : Izmerite frekvenčni potek ojačenja Us U za: U a.) Spojni FET v orientaciji s skpnim izvorom b.) Hibridni kaskodni ojačevalnik. Iz izmerjenega ojačenja pri srednjih frekvencah (5kHz) izračnajte transkondktanco Kapacitivnosti S C gs inc dg izračnajte iz zgornjih mejnih frekvenc za oba primera. g 1 JFET. U CC Vezje b R 1 R D 1,k U DD 1V C B 47k Vezje a R D 1,k,F R 8,k U D C S R S U D C S R S S 100nF 15k C R 10M R SS SS S G 0 0F 100nF R G 10M 15k R SS 0 C SS 0F Opis vezja: V prvem primer je FET porabljen v orientaciji s skpnim izvorom.zgornja mejna frekvenca je 1 pretežno odvisna od časovne konstante na vhod.če poštevamo, da je je zgornja mejna frekvenca podana z enačbo: g JFET R D f a 1 R C C 1 g R. S gs gd 1JFET D

20 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 0 V drgem primer imamo vezje, ki je kombinacija dveh orientacij; JFET je vezan v orientaciji s skpnim izvorom, bipolarni tranzistor pa v orientaciji s skpno bazo. Opravka imamo s hibridnim vezjem (JFET, bipolarni tranzistor). Tovrstni vezavi (skpni emiter, skpna vrata oz. skpna baza) pravimo kaskodna vezava. Tokovno ojačenje bipolarnega transistorja v orientaciji s skpno bazo je približno enako ena ( 1), kar pomeni, da teče skozi R D v vezj b praktično enak tok kot v vezj a. Frekvenca f T, ko pade kratkostično tokovno ojačenje bipolarnega transistorja za 3dB, je bistveno višja od zgornje mejne frekvence celotnega ojačevalnika. Zgornjo mejno frekvenco tako določa časovna konstanta na vhod, podobno kot v primer a. Razlika je v tem, da je v primer b izhod FET-a obremenjen z nizko vhodno impedanco orientacije s skpno bazo ( Z 5 ). Če zamenjamo v enačbi za zgornjo mejno frekvenco f a R D z zgornjo mejno frekvenco kaskode: vhb Z vhb in poštevamo, da je g Z m vhb 1, dobimo enačbo za f b 1 R C S gs C gd Napetostni ojačenji pri srednjih frekvencah sta podani z enačbama: g RD, 1 gjfet R 1JFET Usa g1 JFET Usb D g R. 1JFET D R 1 Meritev: V vezj a izmerite enosmerno napetost v točki U D. Z višanjem napajalne napetosti U CC v vezj b dosežemo, da je napetost v točki U D enaka kot v vezj a. S tem smo zagotovili enako napetost delovne točke U DS JFET-a za obe vezji. Pri merjenj frekvenčne odvisnosti napetostnega ojačenja mora biti amplitda vhodnega signala tako majhna, da izhodni signal ni popačen. Vse napetosti merimo z osciloskopom. Rezltati: B f khz S V iz V US S V iz V US Us db 0log S

22 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje

23 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 3 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 9. vaja : DIFERENCILNI OJČEVLNIK Naloga : Za podani diferencialni ojačevalnik izmerite rejekcijski faktor, če je v emitor prikljčen emitorski por R E ali tokovni generator. Izmerite za koliko se razlikjeta enosmerna kolektorska tokova obeh tranzistorjev. 3,9k R 1 3,9k 3 4 R 10 V 1 1F 1F C 1 180k 180k C R B1 R 5 B I G 3,9k R E I G - 10 V 5 I G 470 R 3 1,5k R 4 4,7 V - 10 V Tok tokovnega generatorja izračnamo z enačbo : I U Z U BE 3 1,5 10 4,7 0,7 3 1,5 10 0,66m Potek meritve : Zaradi neenakosti tranzistorjev in porov se pri diferencialnem ojačevalnik pojavi nesimetrija in s tem razlika v kolektorskih tokovih :

24 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 4 IC IC 1 IC ; I C1 U CC U R C1 C1 ; I C U CC U R C C I C1 =, I C =, IC IC 1 IC U C1, U C - enosmerni napetosti kolektorjev proti masi Rejekcijski faktor CMRR (common mode rejection ratio) je razmerje protifaznega ojačanja in sofaznega ojačanja CMRR = d c. Meritev izmeničnih napetosti bomo naredili pri frekvenci f = 10 khz. Pri meritvi protifaznega ojačenja d priklopimo vhodno napetost s med vhoda 1 in. Pri meritvi sofaznega ojačenja c povežemo vhoda 1 in in prikljčimo s med maso in oba vhoda.če priklopimo namesto emitorskega pora R E v emitor tokov generator se rejekcijski faktor pri asimetričnem izhod precej poveča. Pri tem moramo paziti, da ostane delovna točka enaka ( U RE a.) Protifazno ojačenje : E mora biti približno enak I G tokovnega generatorja ). 1 3 s d s1 d db 0log d

25 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 5 R E = 3,9k tok. gen. s1 [mv] 3 [mv] d db d b.) Sofazno ojačenje : 1 3 s c 3 s1 db 0log c c R E = 3,9k tok. gen. s1 [mv] 3 [mv] c db c Rejekcijski faktor: CMRR = d c CMRR [db] = 0 log CMR R CMRR CMRR db R E = 3,9k tok. gen.

27 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 7 LINERN ELEKTRONIK LBORTORIJSKE VJE Priimek in ime : Skpina : Datm : 10. vaja : POVRTN VEZV Naloga : Izmerite frekvenčni potek napetostnega ojačenja glede na vir US. bsoltno vrednost prikažite v Bodejevem diagram. Meritev opravite za tri različne primere: a.) v vezj sta kondenzatorja C E in C B b.) v vezj je kondenzator C E, kondenzator C B je odklopljen c.) kondenzatorja C E in C B sta odklopljena 15V U CC R C,k R 1b R 1a R S CS 18k k S 470 4,7F iz R C B C E R E 6,8k 15nF 5F 0 Opis : Upori določajo delovno točko tranzistorja, hkrati pa tvorijo povratno vezavo. V podanem vezj imamo dve povratni vezavi : -- por R E lahko smatramo kot zaporedno zaporedno povratno vezavo, ki je dodana ojačevalni stopnji v orientaciji s skpnim emitorjem -- drga povratna vezava je zaporedno vzporedna, ki jo sestavljajo pori (R 1a R 1b ) in R S. Kondenzatorja C E in C B predstavljata kratek stik za izmenični signal, če sta v vezj, izklopita povratno vezavo. Napetost vira in izhodno napetost merimo z osciloskopom. Pri nizkih frekvencah (3 Hz in manj) moramo biti pozorni na spodnjo frekvenčno mejo osciloskopa, meritev moramo izvajati z DC sklopom. Pri visokih frekvencah je izhodna impedanca ojačevalnika približno enaka R C. Kapacitivnost sonde osciloskopa je tolikšna, da obremenjje izhod in zmanjša izhodno napetost. R C iz C osc osc

28 Linearna elektronika - Laboratorijske vaje 8 Velikost te napake lahko izračnamo: iz OSC 1 (frccosc ) b c s [mv] iz [V] US [db] s [mv] iz [V] US [db] s [mv] iz [V] US [db] 1Hz kHz MHz