upute_as_lv_2015_16
Post on 04-Jan-2016
17 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
©
TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU
ELEKTROTEHNIČKI ODJEL
ANALOGNI SKLOPOVI
Upute za laboratorijske vježbe
Pripremio:
Željko Stojanović
Šk. god. 2015/2016.
Student:__________________________________ Matični broj:_______________
2
©
Sadržaj
Sadržaj ...........................................................................................................................................................2
Napuci ...........................................................................................................................................................3
1. vježba: POJAČALO U SPOJU SA ZAJEDNIČKIM EMITEROM ........................................................4
2. vježba: POJAČALO U SPOJU SA ZAJEDNIČKIM KOLEKTOROM ..................................................9
3. vježba: POJAČALO U SPOJU SA ZAJEDNIČKIM UVODOM ..........................................................14
4. vježba: AKTIVNI FILTRI 1. REDA ......................................................................................................18
5. vježba: POJAČALO KLASE B i AB .....................................................................................................23
6. vježba: DIFERENCIJSKO POJAČALO ................................................................................................28
Prilog: Označavanje otpornika bojama .......................................................................................................33
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16
3
©
Napuci
Prilikom pisanja zadataka za pripremu i izvještaja s mjerenja potrebno je obratiti pozornost na:
- Čitkost znamenki, riječi, jedinica i oznaka.
- Ispravne oznake veličina i mjernih jedinica. Malo slovo za trenutne vrijednosti, a veliko za srednje i
efektivne. Sve izračunate veličine trebaju biti jasno označene na pripadajućoj shemi ili grafu.
- Točnost rezultata, očitanih vrijednosti, shema i grafova. Osim točnog rješenja potreban je i točan
postupak. Postupak ne smije biti presažet.
- Preglednost uratka. Treba biti jasno na što se odnosi koja oznaka i na što se odnosi koji dio
računskog postupka.
- Razumjevanje izračunatog i izmjerenog. Razumjevanje se utvrđuje usmenim odgovaranjem na
postavljena pitanja.
Željko Stojanović
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 1. vježba:
4
©
1. vježba: POJAČALO U SPOJU SA ZAJEDNIČKIM EMITEROM
UVOD:
Pojačalo u spoju zajedničkog emitera (SZE) jedan je od najjednostavnijih i najraširenijih spojeva
pojačala. Pojačalo u SZE u odnosu na ostale spojeve pojačala ima najveći iznos naponskog pojačanja.
U vježbi će se usporediti analitičkim postupkom i mjerenjem dobivena statička radna točka (SRT),
maksimalni hod izlaznog napona, ovisnost naponskog pojačanja i maksimalnog hoda izlaznog napona o
otporu trošila te ispitati funkcija emiterskog kondenzatora. Analitički postupak temelji se i na grafičkom
prikazu čime je povećana zornost, jer se dobiva slikovitiji prikaz graničnih vrijednosti. Mjerenja se
uvelike oslanjaju na prikaz osciloskopom tako dajući uvid u vremensku dimenziju proučavanih veličina.
Sheme mjernog spoja i makete prikazane su na slikama 1.1 i 1.2.
Poja aločPoja aloč TrošiloIzvor uul uiz
CH1 CH2
OS
Slika 1.1 Blok shema mjernog spoja pojačala u spoju sa zajedničkim emiterom
RT
+UCC
RB
CV1
CV2
uiz
RC
V
RE
uul
CEeg
Rg
S2
S1
Slika 1.2 Shema makete pojačala u spoju sa zajedničkim emiterom
MJERENJE 1: Statička analiza
- Upoznajte se sa shemama na slikama 1.1 i 1.2 te spojem na maketi.
- Očitajte vrijednosti otpora, kapaciteta i tip tranzistora.
RB = ............................ Cv1 = ............................
RC = ............................ Cv2 = ............................
RE = ............................ CE = ............................
RT = ............................ Tranzistor: ..........................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 1. vježba:
5
©
- Priključite napajanje na pojačalo. Koristite izvor 15 V – 0 V na radnom stolu.
- Univerzalnim instrumentom izmjerite napone UCC, UB, UC i UE prema zajedničkoj točki 0.
UCC = ............................ UC = ............................
UB = ............................ UE = ............................
- Odredite struju kroz otpornik RC, relacijom
C
CCCCQ
R
UUI
- Odredite struju kroz otpornik RB, relacijom
B
BCCBQ
R
UUI
- Odredite napon UCEQ i UBEQ na osnovu prethodno izmjerenih vrijednosti napona
ECCEQ UUU
EBBEQ UUU
- Usporedite rezultate za SRT dobivene mjerenjem s rezultatima dobivenim računski u pripremnom
zadatku. Obrazložite podudaranje i nepodudaranje rezultata.
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
- U izlaznim karakteristikama tranzistora, slika 1.3 ucrtajte statički radni pravac koristeći sljedeću
relaciju
EC
CC
EC
CEC
RR
U
RR
UI
=
- Na radnom pravcu označite radnu točku Q (UCEQ, ICQ) na osnovi izmjerenih vrijednosti.
MJERENJE 2: Dinamička analiza
- Uklopite sklopku S1, a isklopite sklopku S2.
- U izlaznim karakteristikama, slika 1.3 kroz radnu točku Q ucrtajte dinamički radni pravac čija je
jednadžba dana sljedećom relacijom
C
CCQCEQ
C
CE
CR
RIU
R
ui
- Izračunajte maksimalni hod izlaznog napona u izlaznim karakteristikama.
Uizmm = .................... = ............ jer je .................... > ....................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 1. vježba:
6
©
Slika 1.3 Radni pravci pojačala u spoju sa zajedničkim emiterom
- Osciloskop sa dvije zrake priključite za promatranje ulaznog i izlaznog napona prema slici 1.1.
- Na ulaz pojačala priključite generator funkcija, podesite amplitudu Uulm = 20 mV i frekvenciju na
f = 5 kHz.
- Osciloskopom promatrajte ulazni i izlazni napon te odredite naponsko pojačanje i fazni odnos
ulaznog i izlaznog napona.
m
mV
U
UA
ul
iz
Fazni odnos: .......................................................................
- Povećavajte amplitudu ulaznog napona i ustanovite maksimalnu vrijednost amplitude izlaznog
napona koja još nije izobličena:
mmUiz
mmUul
- Odredite vrijednost naponskog pojačanja
mm
mmV
U
UA
ul
iz
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 1. vježba:
7
©
MJERENJE 3: Utjecaj otpora trošila RT na naponsko pojačanje
- Uključite trošilo RT . Sklopke S1 i S2 su uklopljene.
- Što očekujete da će se dogoditi sa statičkim i dinamičkim radnim pravcima i zašto?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- U izlaznoj karakteristici ucrtajte kroz radnu točku Q dinamički radni pravac zadan sljedećom
relacijom
TC
TCCQCEQ
TC
CE
CRR
RRIU
RR
ui
||
||
||
- Podesite na generatoru funkcija ulazni napon na vrijednost Uulm = 20 mV i f = 5 kHz te očitajte
amplitudu izlaznog napona.
- Odredite vrijednost naponskog pojačanja.
m
mV
U
UA
ul
iz
- Usporedite vrijednost ovog pojačanja sa vrijednostima u mjerenju 1 i 2. Kako pojačanje pojačala
ovisi o otporu trošila i zašto?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Iz izlaznih karakteristika izračunajte maksimalni hod izlaznog napona.
Uizmm = .................... = ............ jer je .................... > ....................
- Provjerite dobiveni rezultat mjerenjem povećavajući ulazni napon. Očitajte izlazni i ulazni napon kod
kojeg dolazi do izobličenja.
mmUiz
mmUul
MJERENJE 4: Utjecaj kondenzatora CE na naponsko pojačanje
- Isključite kondenzator CE. Sklopka S1 je isklopljena, a S2 uklopljena.
- Što očekujete da će se dogoditi s pojačanjem i zašto?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 1. vježba:
8
©
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Mijenjajte ulazni napon na frekvenciji f = 5 kHz dok ne postignete maksimalni hod izlaznog napona.
- Odredite pojačanje pojačala za taj slučaj.
mm
mmV
U
UA
ul
iz
- Kako na pojačanje pojačala utječe emiterski kondenzator CE i zašto?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Zadatak za pripremu
Za pojačalo na slici 1.2 izračunajte statičku radnu točku i nacrtajte nadomjesnu shemu za područje
srednjih frekvencija te odredite naponsko pojačanje AV za slučajeve: a) S1 je uklopljena, S2 je isklopljena,
b) S1 je uklopljena, S2 je uklopljena, c) S1 je isklopljena, S2 je isklopljena, d) S1 je isklopljena, S2 je
uklopljena. Zadano je: UCC = 15 V, RB = 820 k, RC = 1 k, RE = 1 k, β = hfe = 380, RT = 2,2 k. Za
slučaj b) izračunajte i maksimalni hod izlaznog napona.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 2. vježba:
9
©
2. vježba: POJAČALO U SPOJU SA ZAJEDNIČKIM KOLEKTOROM
UVOD:
Pojačalo u spoju zajedničkog kolektora (SZC) jedan je od najjednostavnijih i najraširenijih spojeva
pojačala. Pojačalo u SZC u odnosu na ostale spojeve pojačala karakterizirano je većim ulaznim i manjim
izlaznim otporom.
U vježbi će se usporediti analitičkim postupkom i mjerenjem dobivena statička radna točka, maksimalni
hod izlaznog napona, ovisnost naponskog pojačanja o otporu trošila te energetski odnosi. Uz to, snimat
će se valni oblici sastavljeni i od istosmjernih i od izmjeničnih komponenata.
Grafički prikaz u analitičkom postupku i vremenski prikaz s pomoću osciloskopa prikladan su način za
usporedbu i povezivanje rezultata analize i mjerenja.
Sheme mjernog spoja i makete prikazane su na slikama 2.1 i 2.2.
Poja aločPoja aloč TrošiloIzvor uul uiz
CH1 CH2
OS
Slika 2.1 Blok shema mjernog spoja pojačala u spoju sa zajedničkim kolektorom
uul
eg
Rg
RE
CV1
V
+UCC
RB
CV2
uiz RT
S
Slika 2.2 Shema makete pojačala u spoju sa zajedničkim kolektorom
MJERENJE 1: Statička analiza
- Upoznajte se sa shemama na slikama 2.1 i 2.2 te spojem na maketi.
- Očitajte vrijednosti otpora, kapaciteta i tip tranzistora.
RB = ............................ Cv1 = ............................
RE = ............................ Cv2 = ............................
RT = ............................ Tranzistor: ..........................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 2. vježba:
10
©
- Priključite napajanje na pojačalo. Koristite izvor 15 V – 0 V na radnom stolu.
- Univerzalnim instrumentom izmjerite napone UCC, UB, UC i UE prema zajedničkoj točki 0.
UCC = ............................ UC = ............................
UB = ............................ UE = ............................
- Odredite vrijednost struje kroz otpornik RB relacijom
B
BCCBQ
R
UUI
- Odredite vrijednost struje kroz otpornik RE relacijom
E
ECQEQ
R
UII
- Odredite napone UBEQ i UCEQ na osnovu izmjerenih vrijednosti napona
EBBEQ UUU
ECCCEQ UUU
- Usporedite rezultate za SRT dobivene mjerenjem s rezultatima dobivenim računski u pripremnom
zadatku. Obrazložite podudaranje i nepodudaranje rezultata.
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
- U izlaznim karakteristikama tranzistora, slika 2.3 ucrtajte statički radni pravac koristeći se
jednadžbom
E
CC
E
CEC
R
U
R
UI
- Na radnom pravcu označite radnu točku Q (UCEQ, ICQ) na osnovi izmjerenih vrijednosti.
MJERENJE 2: Statička i dinamička analiza
- Isklopite sklopku S.
- Ucrtajte dinamički radni pravac.
Jednadžba Ci ................................................................
- Na generatoru funkcija podesite amplitudu ulaznog napona na Uulm = 3 V i frekvenciju f = 10 kHz.
- Osciloskopom promatrajte ulazni i izlazni napon te odredite naponsko pojačanje i fazni odnos
ulaznog i izlaznog napona.
m
mV
U
UA
ul
iz
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 2. vježba:
11
©
Fazni odnos: .......................................................................
Slika 2.3 Radni pravci pojačala u spoju sa zajedničkim kolektorom
MJERENJE 3: Utjecaj otpora trošila RT na naponsko pojačanje
Uklopite sklopku S. U izlaznim karakteristikama kroz radnu točku Q povucite dinamički radni
pravac dan relacijom
TE
TECQCEQ
TE
CE
CRR
RRIU
RR
ui
||
||
||
- Što očekujete da će se dogoditi s naponskim pojačanjem i zašto?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Na generatoru funkcija podesite amplitudu ulaznog napona na Uulm = 3 V i frekvenciju f = 10 kHz.
- Odredite vrijednost pojačanja.
m
mV
U
UA
ul
iz
- Iz izlaznih karakteristika odredite najveću amplitudu izlaznog napona koja nije izobličena. Dobiveno
provjerite mjerenjem. Vrijednosti unesite u tablicu 2.1.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 2. vježba:
12
©
Uizmm
Računski
Izmjereno
Tablica 2.1 Usporedba maksimalnog hoda dobivenog analitički i mjerenjem
MJERENJE 4: Energetski odnosi
- Namjestite ulazni napon na Uulm = 3 V i frekvenciju f = 10 kHz.
- Snimite, izračunajte i nacrtajte valne oblike napona uE i uCE te napišite njihove jednadžbe.
Mjerilo:
...................
...................
uE = .................................
uCE = ................................
Slika 2.4 Valni oblici napona izlaznog kruga pojačala
- Izračunajte snage trošila i izvora napajanja te stupanj djelovanja pojačala.
PRT = ..............................................................................................
PCC = ..............................................................................................
CC
RT
P
P.....................................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 2. vježba:
13
©
Zadatak za pripremu
Za pojačalo na slici 2.2 nacrtajte nadomjesnu shemu za područje srednjih frekvencija. Odredite napone
uiz i uE, snage trošila PRT i izvora napajanja PCC te stupanj djelovanja pojačala η. Sklopka S je uklopljena,
a poznato je: UCC = 15 V, uul = 3sinωt, V, β = hfe = 450, Rg = 0, RB = 470 k, RE = 1 k, RT = 1 k.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 3. vježba:
14
©
3. vježba: POJAČALO U SPOJU SA ZAJEDNIČKIM UVODOM
UVOD:
U vježbi će se usporediti analitičkim postupkom i mjerenjem dobivena statička radna točka, maksimalni
hod izlaznog napona, naponsko pojačanje i izlazni otpor. Uz to, snimat će se valni oblici sastavljeni i od
istosmjernih i od izmjeničnih komponenata.
Kao i u prethodnim vježbama kombiniraju se grafički načini rješavanja i snimanje valnih oblika
osciloskopom.
Sheme mjernog spoja i makete prikazane su na slikama 3.1 i 3.2.
Poja aločPoja aloč TrošiloIzvor uul uiz
CH1 CH2
OS
Slika 3.1 Blok shema mjernog spoja pojačala u spoju sa zajedničkim uvodom
RG
CV
RD
+UDD
V
RS
uiz
CV
RT
uul
eg
Rg
CS
S
Slika 3.2 Shema makete pojačala u spoju sa zajedničkim uvodom
MJERENJE 1: Statička analiza
- Upoznajte se sa shemama na slikama 3.1 i 3.2 te spojem na maketi.
- Očitajte vrijednosti otpora, kapaciteta i tip tranzistora.
RG = ............................ Cv = ............................
RD = ............................ CS = ............................
RS = ............................ Tranzistor: ............................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 3. vježba:
15
©
- Priključite napajanje na pojačalo. Koristite izvor 15 V – 0 V na radnom stolu. Izmjerite napone.
UDD = ............................ US = ............................
UD = ............................ UG = ............................
- Odredite struju IDQ
S
SDQ
R
UI ili
D
DDDDQ
R
UUI
- Odredite napon UDSQ
SDDSQ UUU
- Napon između upravljačke priključnice G i uvoda S jednak je SGS UU =
- U izlaznim karakteristikama tranzistora, slika 3.3 ucrtajte statički radni pravac primjenom relacije
SD
DD
SD
DSD
RR
U
RR
UI
- Na radnom pravcu označite radnu točku Q (UDSQ, IDQ) na osnovi izmjerenih vrijednosti.
Slika 3.3 Radni pravci pojačala u spoju sa zajedničkim uvodom
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 3. vježba:
16
©
MJERENJE 2: Dinamička analiza
- Uključite kondenzator CS.
- Kroz statičku radnu točku ucrtajte dinamički radni pravac primjenom relacije
D
DDQDSQ
D
DSD
R
RIU
R
ui
- Na ulaz pojačala priključite generator funkcija, podesite amplitudu Uulm = 0,2 V i frekvenciju
f = 10 kHz.
- Osciloskopom promatrajte ulazni i izlazni napon te odredite naponsko pojačanje i fazni odnos
ulaznog i izlaznog napona.
m
mV
U
UA
ul
iz
Fazni odnos: .......................................................................
- Povećavajte amplitudu ulaznog napona dok se izlazni napon ne počne izobličavati. Koja od
poluperioda se prva izobličava i zašto?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Isključite kondenzator CS.
- Što očekujete da će se dogoditi s pojačanjem i zašto?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Namjestite Uulm = 0,2 V i odredite naponsko pojačanje.
m
mV
U
UA
ul
iz
- Nacrtajte valni oblik napona uD i napišite njegovu jednadžbu.
Mjerilo:
...................
...................
uD = ...............................................
Slika 3.4 Valni oblik napona uD
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 3. vježba:
17
©
MJERENJE 3: Mjerenje izlaznog otpora
Uključite kondenzator CS.
Izmjerite izlazni napon neopterećenog pojačala uizo.
Uizopp = ..................
Na izlaz pojačala priključite promjenljivi otpornik. Ne mijenjajući ulazni napon podešavajte
vrijednost promjenljivog otpornika tako da se izlazni napon smanji na polovinu napona
neopterećenog pojačala.
Odspojite promjenljivi otpornik i izmjerite njegov otpor.
Riz = Rp = ..................
Objasnite zašto je izlazni otpor jednak otporu promjenljivog otpornika.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Zadatak za pripremu
Nacrtajte nadomjesnu shemu za režim malog signala za pojačalo na slici 3.2. Odredite vrijednost
naponskog pojačanja AV i izlaznog otpora Riz sa uklopljenom i isklopljenom sklopkom S. Poznato je:
RG = 1 M, RS = 270 , RD = 3,6 k, RT → ∞, gm = 4 mA/V, rd = 50 k.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 4. vježba:
18
©
4. vježba: AKTIVNI FILTRI 1. REDA
UVOD: Na vježbi se snima frekvencijska karakteristika aktivnih filtara 1. reda izvedenih s operacijskim
pojačalom. Potrebno je odrediti donju i gornju graničnu frekvenciju te fazni pomak između ulaznog i
izlaznog napona. Na slici 4.1 prikazane su neke od izvedbi kućišta operacijskog pojačala.
Slika 4.1 Izvedbe kućišta operacijskog pojačala
MJERENJE 1: Frekvencijska karakteristika niskog propusta
- Upoznajte se sa shemom na slici 4.2 i maketom pojačala.
R1
uul
eg
Rg
0
C
R2
uiz
2
3
6
7
4 -15V
+15V
10kΩ
100kΩ
1nF
OSCH1 CH2
Slika 4.2 Shema mjernog spoja niskog propusta
- Priključite na maketu izvor napajanja “+15 V”, “0” i “−15 V” s radnog stola.
- Na ulaz filtra priključite generator funkcija, podesite amplitudu Uulm = 0,1 V i frekvenciju f = 1 kHz.
- Izmjerite gornju graničnu frekvenciju fg te fazni odnos izlaznog i ulaznog napona na frekvenciji f = fg.
fg = ........................ φ = ...............................................
- Održavajući konstantnu amplitudu ulaznog napona mijenjajte frekvenciju generatora funkcija u
rasponu zadanom tablicom 4.1, te očitavajte vrijednost amplitude izlaznog napona. Odredite
vrijednost pojačanja kao kvocijent amplituda i u decibelima.
m
mV
U
UA
ul
iz VV AA log20dB
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 4. vježba:
19
©
- Rezultate upišite u tablicu 4.1.
Tablica 4.1 Frekvencijska ovisnost pojačanja niskog propusta
- Nacrtajte Bodeov prikaz amplitudne karakteristike pojačala na dijagramu upotrebljenom u pripremi
ove vježbe, slika 4.3 i usporedite izmjerene rezultate s analitički dobivenim rezultatima.
φ,°el.
| ( )|,dBA jω
ω
ω
Slika 4.3 Amplitudna i fazna karakteristika niskog propusta
Napišite izraz za amplitudnu karakteristiku niskog propusta:
A(jω) = ..........................................................................
- Prijenosna karakteristika pojačala dobiva se na ekranu osciloskopa kada se sklopka vremenske baze
postavi u položaj X-Y. Skicirajte oblik prijenosne karakteristike uiz = f(uul) za f = fg.
f, kHz 0,01fg =
0,1fg =
0,5fg =
fg =
2fg =
10fg =
100fg =
Uizm, V
AV
AV, dB
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 4. vježba:
20
©
Mjerilo:
...................
...................
Slika 4.4 Prijenosna karakteristika uiz = f(uul)
- Iz prijenosne karakteristike odredite naponsko pojačanje
m
mV
U
UA
ul
iz
- Provjerite podudara li se ovaj rezultat s analitički dobivenim i navedite razloge mogućeg ostupanja.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
MJERENJE 2: Frekvencijska karakteristika visokog propusta
CR1
uul
eg
Rg
0
R2
uiz
2
3
6
7
4 -15V
+15V
10kΩ
100kΩ
10nF
OSCH1 CH2
Slika 4.5 Shema mjernog spoja visokog propusta
- Priključite na maketu izvor napajanja “+15 V”, “0” i “−15 V” s radnog stola.
- Na ulaz filtra priključite generator funkcija, podesite amplitudu Uulm = 0,1 V i frekvenciju f = 1 kHz.
- Izmjerite donju graničnu frekvenciju fd te fazni odnos ulaznog i izlaznog napona na f = fd.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 4. vježba:
21
©
fd = ........................ φ = ...............................................
- Održavajući konstantnu amplitudu ulaznog napona mijenjajte frekvenciju generatora funkcija u
rasponu zadanom tablicom 4.2, te očitavajte vrijednost amplitude izlaznog napona. Odredite
vrijednost pojačanja kao kvocijent amplituda i u decibelima.
- Rezultate upišite u tablicu 4.2.
Tablica 4.2 Frekvencijska ovisnost pojačanja visokog propusta
- Nacrtajte Bodeov prikaz amplitudne karakteristike pojačala na dijagramu upotrebljenom u pripremi
ove vježbe, slika 4.6 i usporedite izmjerene rezultate s analitički dobivenim rezultatima.
φ,°el.
| ( )|,dBA jω
ω
ω
Slika 4.6 Amplitudna i fazna karakteristika visokog propusta
Napišite izraz za amplitudnu karakteristiku visokog propusta:
A(jω) = ..........................................................................
f, kHz 0,01fd =
0,1fd =
0,5fd =
fd =
2fd =
10fd =
100fd =
Uizm, V
AV
AV, dB
φ, °el.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 4. vježba:
22
©
- Za frekvencije iz tablice 4.2 izmjerite fazne pomake između izlaznog i ulaznog napona. Izmjerene
vrijednosti usporedite s analitički dobivenim rezultatima i navedite razloge mogućeg ostupanja.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Zadatak za pripremu
Odredite analitičke izraze za prijenosne funkcije niskog i visokog propusta prikazane na slikama 4.2 i
4.5. Nacrtajte Bodeov dijagram amplitudne i fazne frekvencijske karakteristike te na njoj naznačite
karakteristične vrijednosti. Upotrijebite dijagrame priložene u ovoj vježbi, slike 4.3 i 4.6.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 5. vježba:
23
©
5. vježba: POJAČALO KLASE B i AB
UVOD:
Jedan od najvažnijih kriterija za izbor sheme pojačala snage je stupanj djelovanja pojačala. Pojačala
klase B i AB imaju znatno veći stupanj djelovanja od pojačala u klasi A. U vježbi će se pokazati za obje
klase pojačala:
namještanje statičke radne točke,
ovisnost izobličenja izlaznog signala pri prolazu kroz nulu o namještenoj statičkoj radnoj točki,
ovisnost stupnja djelovanja o veličini izlaznog napona
te će se izmjeriti izlazni otpor pojačala u klasi AB.
Na slici 5.1 prikazano je pojačalo koje se upotrebljava u ovoj vježbi.
RE1
T1
+UCC
CV
RB
CV
T2
CV
RE2
RB
D1
RD
D2
11 23
D3
uul
eg
Rg
uiz RT
Slika 5.1 Shema pojačala upotrijebljenog u vježbi
MJERENJE 1: Namještanje statičke radne točke
- Upoznajte se sa shemom pojačala na slici 5.1 i pripadajućom maketom.
- Očitajte vrijednosti otpornika
RB1 = RB2 = ............................ RE1 = RE2 = ............................
RD = ............................ RT = ............................
- Priključite napajanje na pojačalo. Koristite izvor 15 V – 0 V na radnom stolu.
- Univerzalnim instrumentom izmjerite napon napajanja.
UCC = ............................
- Odgovorite po čemu se razlikuju klase pojačala A, B i AB?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 5. vježba:
24
©
a) Klasa pojačala – ....................
- Namjestite sklopku u položaj 1 te mjerenjem i računski odredite navedene veličine.
UBEQ1 = ............................ UREQ1 = ............................ IEQ1 = UREQ1/RE1 = ............................
UBEQ2 = ............................ UREQ2 = ............................ IEQ2 = UREQ2/RE2 = ............................
b) Klasa pojačala – ....................
- Namjestite sklopku u položaj 2 te mjerenjem i računski odredite navedene veličine.
UBEQ1 = ............................ UREQ1 = ............................ IEQ1 = UREQ1/RE1 = ............................
UBEQ2 = ............................ UREQ2 = ............................ IEQ2 = UREQ2/RE2 = ............................
c) Klasa pojačala – ....................
- Namjestite sklopku u položaj 3 te mjerenjem i računski odredite navedene veličine.
UBEQ1 = ............................ UREQ1 = ............................ IEQ1 = UREQ1/RE1 = ............................
UBEQ2 = ............................ UREQ2 = ............................ IEQ2 = UREQ2/RE2 = ............................
- Na temelju dobivenih rezultata napišite pored svakog mjerenja na koju se klasu pojačala odnosi.
- Obrazložite dobivene statičke radne točke.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
MJERENJE 2: Izobličenje pri prolazu kroz nulu
a) Uulm = 5 V
- Podesite amplitudu ulaznog napona Uulm = 5 V i frekvenciju f = 500 Hz.
- Na slici 5.2 nacrtajte ulazni napon i izlazni napon za sva tri položaja sklopke. Naputak: Za lakše
crtanje i bolju preglednost dovoljno je prikazati jednu periodu.
Mjerilo:
...................
...................
Slika 5.2 Valni oblici za Uulm = 5 V
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 5. vježba:
25
©
- Obrazložite razlike između ulaznog i izlaznih napona te između izlaznih napona međusobno.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
...................................................................................................................... b) Uulm = 0,5 V
- Ponovite mjerenje iz točke a uz Uulm = 0,5 V i frekvenciju f = 500 Hz.
- Pripadne napone nacrtajte na slici 5.3.
Mjerilo:
...................
...................
Slika 5.3 Valni oblici za Uulm = 0,5 V
- Obrazložite razlike između ulaznog i izlaznih napona te između izlaznih napona međusobno.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
MJERENJE 3: Stupanj djelovanja pojačala
a) Klasa pojačala – ....................
- Namjestite sklopku u položaj 1.
- Namjestite maksimalni hod neizobličenog izlaznog napona.
Mmm UU iziz
- Odredite snage trošila i izvora napajanja te stupanj djelovanja pojačala.
PRT = ..............................................................................................
PCC = ..............................................................................................
CC
RT
P
P.....................................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 5. vježba:
26
©
- Ponovite postupak za dvostruko i četverostruko manji izlazni napon.
2
iz
izMm
m
UU
4
iz
izMm
m
UU
PRT = .............................................. PRT = ..............................................
PCC = .............................................. PCC = ..............................................
..................................... .....................................
- Obrazložite razlike rezultata za snagu trošila PRT.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Obrazložite razlike rezultata za snagu izvora PCC.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Obrazložite razlike rezultata za stupanj djelovanja η.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
b) Klasa pojačala – ....................
- Namjestite sklopku u položaj 3.
- Ponovite postupak iz mjerenja 3a i rezultate unesite u tablicu 5.1.
mU iz MmU iz
2
iz MmU
4
iz MmU
PRT
PCC
Tablica 5.1 Bilanca snaga za sklopku u položaju 3
- Objasnite razlike u stupnju djelovanja za klase pojačala B i AB.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
MJERENJE 4: Izlazni otpor pojačala
- Namjestite sklopku u položaj 3.
- Namjestite izlazni napon na polovinu maksimalnog hoda uz otpor trošila RT = 100 Ω.
2
iziz
Mmm
UU
- Paralelno postojećem trošilu priključite trošilo R'T = 10 Ω i izmjerite izlazni napon
mU iz
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 5. vježba:
27
©
- Izračunajte izlazni otpor pojačala
izR
- Komentirajte rezultat i točnost metode.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Zadatak za pripremu
Za krug na slici 5.4 poznato je uul = 5sinωt, V, UCC = 15 V, RT = 100 Ω, UCEzas = 0. Izračunajte snagu
izvora napajanja, trošila i stupanj djelovanja te nacrtajte valni oblik izlaznog napona ako je napon baza-
emiter potreban da tranzistori provedu: a) Uγ = 0, b) Uγ = 0,6 V.
RT
+UCC
uiz
uul
V1
V2
-UCC Slika 5.4 Shema pojačala za pripremu vježbe
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 6. vježba:
28
©
6. vježba: DIFERENCIJSKO POJAČALO
UVOD: Diferencijska pojačala su pojačala s dva ulaza i dva izlaza. Pojačalo koje se upotrebljava u
vježbi prikazano je na slici 6.1 i jedna je od najjednostavnih izvedbi ovakvog pojačala. Karakteristično za
diferencijsko pojačalo je da su ulazi pojačala međusobno spregnuti, u ovom slučaju s pomoću otpornika
RE pa su izlazni naponi određeni razlikama ulaznih napona. To svojstvo pokazat će se na vježbi. Na
vježbi će se mjeriti:
pojačanje istofaznih ulaznih signala – zajedničko pojačanje,
pojačanje protufaznih ulaznih signala – diferencijsko pojačanje,
faktor potiskivanja i
izlazni naponi za zadane ulazne napone.
U pojačalu na vježbi dodan je na ulaz predotpornik Rp kako bi se smanjili ulazni naponi pojačala i radne
točke tranzistora ostale u normalnom aktivnom području za veće raspone vrijednosti ulaznih napona.
+UCC
uiz1V1
Cv1
Cv2
V2
uiz2
RE
RC1
RB1
RC2
RB2
Rg
Rp
ug uul1 uul2
1 2
eg
Slika 6.1 Shema makete diferencijskog pojačala
MJERENJE 1: Statička analiza
- Upoznajte se sa shemom pojačala na slici 6.1 i pripadajućom maketom.
- Očitajte vrijednosti otpornika i kapaciteta
RB1 = RB2 = ............................ RE = ............................
RC1 = RC2 = ............................ Cv = ............................
- Priključite napajanje na pojačalo. Koristite izvor 15 V – 0 V na radnom stolu. Izmjerite napone.
CCU ............................ 1CU ............................ 2CU ............................
EU ............................ 1BU ............................ 2BU ............................
- Na temelju izmjerenih napona i poznatih otpora odredite radne točke tranzistora.
ECCEQ UUU 11 ............................ ECCEQ UUU 22 ............................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 6. vježba:
29
©
EBBEQ UUU 11 ............................ EBBEQ UUU 22 ............................
1
11
C
CCCCQ
R
UUI ............................
2
22
C
CCCCQ
R
UUI ............................
1
11
B
BCCBQ
R
UUI ............................
2
22
B
BCCBQ
R
UUI ............................
MJERENJE 2: Određivanje zajedničkog pojačanja Az
- Spojite mjerni spoj prema slici 6.2.
Rg
Rp
ug uul1
1
2
uul2
Diferencijskopoja aloč
Az
uiz2
uiz1
eg
Slika 6.2 Mjerni spoj za određivanje zajedničkog pojačanja
- Uz sinusni poticaj, u kakvom amplitudnom i faznom odnosu očekujete da će izlazni signali biti u
odnosu na ulazne signale?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- U kakvom amplitudnom i faznom odnosu očekujete da će izlazni signali biti međusobno?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Podesite amplitudu ulaznog napona Uulm = 0,4 V i frekvenciju f = 500 Hz.
- Osciloskop postavite u CHOP mod ako posjeduje tu opciju.
- Jednu sondu osciloskopa priključite na ulaz pojačala a s drugom promotrite izlazne napone uiz1 i uiz2.
- Izračunajte zajedničko pojačanje za prvi i drugi izlaz
m
mz
U
UA
ul
1iz1
m
mz
U
UA
ul
2iz2
- Napišite izraz za razliku izlaznih napona
2iz1iz uu ........................................................
- Obrazložite dobivenu razliku izlaznih napona i kolika bi bila kod idealnog diferencijskog pojačala.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 6. vježba:
30
©
MJERENJE 3: Određivanje diferencijskog pojačanja Ad
- Spojite mjerni spoj prema slici 6.3.
Rg
Rp
ug uul1
1
2
uul2
Diferencijskopoja aloč
Ad
uiz2
uiz1
eg
Slika 6.3 Mjerni spoj za određivanje diferencijskog pojačanja
- Uz sinusni poticaj, u kakvom amplitudnom i faznom odnosu očekujete da će izlazni signali biti u
odnosu na ulazne signale?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- U kakvom amplitudnom i faznom odnosu očekujete da će izlazni signali biti međusobno?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Podesite amplitudu ulaznog napona Uulm = 50 mV i frekvenciju f = 500 Hz.
- Osciloskop postavite u CHOP mod ako posjeduje tu opciju.
- Jednu sondu osciloskopa priključite na ulaz 1 pojačala a s drugom promotrite izlazne napone uiz1 i
uiz2.
- Izračunajte diferencijsko pojačanje za prvi i drugi izlaz
m
md
U
UA
ul
1iz1
m
md
U
UA
ul
2iz2
- Zašto je diferencijsko pojačanje puno veće od zajedničkog pojačanja?
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Napišite izraz za razliku izlaznih napona
2iz1iz uu ........................................................
- Obrazložite dobivenu razliku izlaznih napona i kolika bi bila kod idealnog diferencijskog pojačala.
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Diferencijsko pojačalo karakterizira se faktorom potiskivanja Fp, a on je jednak omjeru
diferencijskog i zajedničkog pojačanja. Na temelju već izračunatih vrijednosti pojačanja odredite
faktore potiskivanja za svaki od ulaza.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 6. vježba:
31
©
1
11
z
dp
A
AF
2
22
z
dp
A
AF
MJERENJE 4: Određivanje izlaznog napona uz dva različita valna oblika na ulazima
pojačala
- Spojite mjerni spoj prema slici 6.4.
Rg1
Rp
ug1 uul1
1
2
uul2
Diferencijskopoja aloč
A ,Az d
uiz2
uiz1
eg1
Rg2
eg2
Slika 6.4 Mjerni spoj za mjerenje 4
- Zamislite da su na ulaze pojačala 1 i 2 priključeni izmjenični pravokutni i trokutasti napon jednakih
amplituda i perioda. Kakav valni oblik izlaznog napona uiz1 – uiz2 očekujete? (Uputa: Do rješenja je
prikladno doći grafičkim putem.)
- Na prvi ulaz pojačala priključite pravokutni signal s TTL izlaza generatora funkcija. Na drugi ulaz
priključite trokutasti signal Uulm = 0,9 V frekvencije f = 500 Hz.
- Na slici 6.5 nacrtajte izlazni napon uiz1 – uiz2.
Mjerilo:
...................
...................
Slika 6.5 Valni oblik napona uiz1 – uiz2
- Obrazložite razliku između predviđenog i stvarnog valnog oblika.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16 6. vježba:
32
©
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
- Kako se ne mijenjajući komponente pojačala može postići predviđeni valni oblik? Provjerite!
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Zadatak za pripremu
Nacrtajte nadomjesnu shemu diferencijskog pojačala sa slike 6.1, upotrebom pojednostavljene
nadomjesne sheme tranzistora u spoju zajedničkog emitera. Odredite izraze za zajedničko pojačanje Az i
diferencijsko pojačanje Ad te njihove vrijednosti ako je β = hfe = 300, hie = 500 , RC1 = RC2 = 1 k,
RB1 = RB2= 820 k, RE = 470 . Izračunajte i statičke radne točke tranzistora.
Naputak: Napon napajanja nije zadan. Statičke veličine izračunajte s pomoću hie.
Laboratorijske vježbe iz Analognih sklopova_2015/16
33
©
Prilog: Označavanje otpornika bojama
broj broj nula tolerancija
smeđa 1 101 1%
crvena 2 102 2%
narančasta 3 103 -
žuta 4 104 -
zelena 5 105 0,5%
plava 6 106 0,25%
ljubičasta 7 107 0,1%
siva 8 108 0,05%
bijela 9 109 -
crna 0 100 -
zlatna - 10-1 5%
srebrna - 10-2 10%
Ako je otpornik označen s 4 boje tada prve dvije boje označavaju znamenke, treća označava broj nula a
četvrta toleranciju. Ako nema četvrte boje onda je tolerancija 20%. Ako je označen s 5 boja, tada prve tri
boje označavaju znamenku, četvrta označava broj nula, a peta boja označava toleranciju.
siva crvena žuta zlatna
820 000 (820 k), tolerancija: 5 %
Primjer:
top related