upute_as_lv_2015_16

©

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: ..........................


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 .................... > ....................


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


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?

......................................................................................................................

......................................................................................................................


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.


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.



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




RB = ............................ Cv1 = ............................

RE = ............................ Cv2 = ............................

RT = ............................ Tranzistor: ..........................


10

©


- 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.



m

mV

U

UA

ul

iz


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.


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.....................................


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.


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.



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




RG = ............................ Cv = ............................

RD = ............................ CS = ............................

RS = ............................ Tranzistor: ............................


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


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.



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


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.


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


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


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.


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.


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.


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 = ............................


- Univerzalnim instrumentom izmjerite napon napajanja.

UCC = ............................

- Odgovorite po čemu se razlikuju klase pojačala A, B i AB?

......................................................................................................................

......................................................................................................................

......................................................................................................................


24

©

a) Klasa pojačala – ....................

- Namjestite sklopku u položaj 1 te mjerenjem i računski odredite navedene veličine.

UBEQ1 = ............................ UREQ1 = ............................ IEQ1 = UREQ1/RE1 = ............................


b) Klasa pojačala – ....................




c) Klasa pojačala – ....................




- 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


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.....................................


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 – ....................


- 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 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


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


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


- 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 ............................


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.

......................................................................................................................

......................................................................................................................

......................................................................................................................


30

©

MJERENJE 3: Određivanje diferencijskog pojačanja Ad


Rg

Rp

ug uul1

1

2

uul2


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.


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


Rg1

Rp

ug1 uul1

1

2

uul2


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.


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:

upute_as_lv_2015_16

Documents