Wstęp do Elektroniki - Wybór i stabilizacja punktu pracy tranzystora bipolarnego PDF

Preview

Summary

Wybór i stabilizacja punktu pracy tranzystora bipolarnego...

Description

Wstęp do Elektroniki

Ćwiczenie 3 Wybór i stabilizacja punktu pracy tranzystora bipolarnego.

1

Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie wpływu ustawienia punktu pracy tranzystora na pracę wzmacniacza oraz zapoznanie się z układami stabilizacji punktu pracy i ocena ich skuteczności. 1a. Wybór punktu pracy tranzystora zezwalający na pracę z maksymalną amplitudą

Schemat układu

Optymalny Punkt pracy dla pracy bez obciążenia wyznaczony przez oscyloskop: UCE = 5,43 IC =

10 V −5,43 V 4,57 V = =4,57 mA 1k Ω 1k Ω

Przy większej wartości Ic: Uce=3,89V IC =

10 V −3,89 V 6,11 V = =6,11 mA 1k Ω 1k Ω

Przy mniejszej wartości Ic: Uce=8,74V IC =

10 V −8,74 V 1,26 V =1,26 mA = 1k Ω 1k Ω

2

Graficzny sposób wyboru optymalnego punktu pracy bez obciążenia dołączyliśmy na papierze milimetrowym.

3

Charakterystyka przejściowa 14 12 Uwy [Vp-p]

10 5,43V 3,89V 8,74V

8 6 4 2 -

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

Uwe [Vp-p]

W drugim zadaniu badaliśmy wpływ temperatury na punkt pracy tranzystora dla różnych układów polaryzacji. Zaczęliśmy pomiary od zebrania wyników dla temperatury pokojowej, następnie używając przełącznika „grzanie” powtórzyliśmy pomiary dla podwyższonej temperatury.

Polaryzacja A

Polaryzacja B

M2 [V]

Ic [mA]

M4 [V]

Ic [mA]

M2 [V]

Ic [mA]

M4 [V]

Ic [mA]

Temp. Pokojowa

4,52

2,706

5,34

1,008

4,55

2,690

5,30

1,057

Nagrzewanie

4,27

2,833

5,02

1,397

4,32

2,808

5,04

1,372

.

Schemat dla układu M2

Schemat dla układu M4

4

Obliczenia dla układu M2: U CE +U RI =10V U BE +U Rp=U CE

I =I C +I p Ip= I=

U Rp 110 k Ω

U RI 2k Ω

I C =I − I p=

10 V − U CE U CE −U BE U Rp U RI − = − 110 k Ω 2k Ω 2 k Ω 110 k Ω

Przy założeniu, że UBE = 0,7 V POLARAZYACJA A Dla temperatury pokojowej Uce= 4.52V

IC =

10 V − 4,52V 4,52V − 0,7 V 5,48 V 3,82 V =2,74 mA −0,034 mA =2,706 mA − = − 2 k Ω 110 k Ω 110 k Ω 2k Ω

Nagrzewanie Uce=4,27V

IC =

10 V − 4,27 V 4,27 V − 0,7 V 5,73 V 3,57 V − = − 2 k Ω 110 k Ω 110 k Ω 2k Ω

= 2,865mA - 0,032 = 2,833mA

POLARAZYACJA B Dla temperatury pokojowej Uce= 4.55V

IC =

10 V − 4,55V 4,55 V − 0,7 V 5,45V 3,85 V =2,725 mA − 0,035 mA=2,690 mA − = − 2k Ω 110 k Ω 110 k Ω 2k Ω

Dla temperatury pokojowej Uce= 4.32V

IC =

10 V − 4,32V 4,32V − 0,7 V 5,68 V 3,62 V − = − =2,84 mA −0,032 mA=2,808 mA 2 k Ω 110 k Ω 110 k Ω 2k Ω

5

Obliczenia dla układu M4: U CE +U RI =10V U BE +U Rp=U CE

I =I C +I p Ip= I=

U Rp 2k Ω

U RI 1,4 k Ω

I C =I − I p=

U Rp 10 V − U CE U CE −U BE U RI − = − 2k Ω 1,4 k Ω 1,4 k Ω 2k Ω

Przy założeniu, że UBE = 0,7 V POLARAZYACJA A Dla temperatury pokojowej Uce= 5,34V

IC =

10 V −5,34 V 5,34 V − 0,7 V 4,66 V 4,64 V =3,328mA − 2,32mA=1,008 mA − = − 1,4 k Ω 2 k Ω 2k Ω 1,4 k Ω

Dla temperatury pokojowej Uce= 5,02V

IC =

10 V −5,02 V 5,02V − 0,7 V 4,98V 4,32 V =3,557 mA −2,16 mA =1,397 mA − = − 2k Ω 1,4 k Ω 2k Ω 1,4 k Ω

POLARAZYACJA B Dla temperatury pokojowej Uce= 5,30V

IC =

4,7 V 4,6 V 10 V −5,30 V 5,30 V −0,7 V =3,357 mA − 2,3 mA=1,057 mA − = − 1,4 k Ω 2 k Ω 2k Ω 1,4 k Ω

Dla temperatury pokojowej Uce= 5,04V

IC =

10 V −5,04 V 5,04 V − 0,7 V 4,96 V 4,34 V =3,542mA −2,17 mA=1,372 mA − = − 1,4 k Ω 2 k Ω 2k Ω 1,4 k Ω

6

7

Ostatnie zadanie polegało na zbadaniu w różnych układach polaryzacji wpływu zamiany tranzystora na położenie punktu pracy. Sprawdziliśmy w trzech różnych układach polaryzacji jak zmiana współczynnika wzmocnienia prądowego β tranzystora wpływa na zmianę punktu pracy. Do każdego z układów włączaliśmy kolejno dwa tranzystory o różnych współczynnikach wzmocnienia. βT2=180 UCE βT1=95 UCE A 3,83V A 6.49V B 4,65V B 4,81V C 3,7V C 5,42V

Schemat polaryzacji A

Schemat polaryzacji B

Schemat polaryzacji C

8

Wnioski: Graficzne wyznaczenie optymalnego punktu pracy jest mniej dokładne niż za pomocą oscyloskopu jednak różnice nie są duże. Wyniki wskazywane przez oscyloskop: UCE = 5,43V IC = 4,57mA, wyniki uzyskane metodą graficzną: UCE = 5,35V I C = 4,60mA. Różnice są na poziomie setnych dziesiętnych części. Jeśli nie potrzebujemy bardzo dokładnego wyznaczenia optymalnego punktu pracy to bez problemu możemy użyć metody graficznej. Charakterystyka przejściowa jest praktycznie taka sama jak w instrukcji, wykres posiada typowe kształty dla różnych punktów pracy. W zadaniu 2 w przypadkach podniesienie temperatury pracy tranzystora skutkuje zmniejszeniem napięcia U CE oraz zwiększaniem się prądu Ic. W temperaturze pokojowej natężenie Ic jest mniejsze niż w przypadku nagrzewania się. Porównując wrażliwość badanych układów łatwo można zauważyć, że różnica napięć w przypadku miernika M2 jest mniejsza, niż różnica napięć na M4 dla polaryzacji A i polaryzacji B . Z tego wynika, że układ M4 jest wrażliwszy na temperaturę Po podłączeniu do naszego układu tranzystora o mniejszym współczynniku wzmocnienia prądowego β otrzymujemy większe napięcia w układach polaryzacji A, B oraz C. Biorąc pod uwagę różnice pomiędzy napięciami, układy A i C są bardziej wrażliwe na zmianę współczynnika β niż ma to miejsce w przypadku układu B. Na położenie punktu pracy ma wpływ zmiana współczynnika wzmocnienia prądowego β.

9...