Вежба 18 Транзистор као појачавач

Transcript

1 Вежба 18 Транзистор као појачавач Увод Jедна од најчешћих примена транзистора јесте у појачавачким колима. Најчешће се користи веза транзистора са заједничким емитором. Да би транзистор радио као појачавач треба га поларисати тако да ради у директном активном режиму, што значи да је спој базаемитор поларисан директно, а спој база-колектор инверзно (слика 1). Основна особина транзистора када ради у директном активном режиму јесте да помоћу малог улазног напона између базе и емитора, oдносно мале струје базе, управља знатно већом излазном струјом која тече кроз колектор транзистора. У пракси се поларизација транзистора најчешће изводи помоћу једног извора једносмерног напона U CC, разделника напонa на бази који чине отпорници R B1 и R B2 и отпорника R Е на емитору и R C колектору (слика 2). Слика 1 Слика 2 Као користан сигнал који се појачава посматра се наизменичан напон функцијског генератора u g, који обавезно има амплитуду мању од једносмерног напона напајања U CC, да би транзистор био задржан да ради у директном активном режиму. То је последица простог сабирања једносмерног и наизменичног напона. Кондензатор C одваја наизменични сигнал функцијског генератора од једносмерног сигнала напајања. Као улазни сигнали посматрају се напон U BE између базе и емитора и јачинa струје I B кроз базу, а као излазни напон U CE између колектора и емитора и јачина струје I C кроз колектор. ŠKOLICE I01 ВЕЖБА 18 ТРАНЗИСТОР КАО ПОЈАЧАВАЧ страна 1/6

2 Задатак 1. Оставити функцијски генератор искључен. Измерити напоне база-емитор и колектор-емитор. Да ли транзистор ради у директном активном режиму? 2. Укључити извор наизменичног напона и посматрати напон на улазу и излазу. Одредити при којој амплитуди напона функцијског генератора трaнзистор излази из директног активног режима и улази у засићење. 3. Одредити однос амплитуда напона и однос амплитуда јачина струје на улазу и излазу (напонско и струјно појачање) када транзистор ради у директном активном режиму. 4. Да ли су улазни и излазни напон у фази? Прибор За извођење ове вежбе потребно је следеће: 1. основна плоча комплета ŠKOLICE I01 и USB кабл 2. NPN транзистор BC отпорници 200Ω, 1kΩ, 2,7kΩ и 4,7kΩ 4. кондензатор 10μF 5. 2 краткоспојника 6. 6 црвених и 4 црна кабла Упутство Повезати комплет са рачунаром помоћу USB кабла. Формирати електрично коло као на слици 3: Поставити NPN транзистор, кондензатор C (1μF) и отпорнике R B1 (4,7kΩ), R B2 (2,7kΩ), R C (1kΩ) и R E (200Ω). Поставити краткоспојнике. Дефинисати мерне инструменте поставити преклопник за канал AI0 на μa (канал ради као микроамперметар, мери се тренутна вредност јачине струје I B која протиче кроз базу трензистора), преклопникe за канал AI1 и АI3 поставити на V (канали раде као волтметри, мере се тренутне вредности напона U BE и U CE ) и преклопник AI2 на ma (канал ради као милиамперметар, мери се јачина струје I C која протиче кроз колектор транзистора). Повезати кабловима инструменте са мерним тачкама канале AI0 и AI2 (амперметре) повезати редно на базу, односно на колектор транзистора, а канале AI1 и АI3 (волтметре) повезати паралелно са транзистором на спојеве база-емитор и колекторемитор. Повезaти извор наизменичног напона (функцијски генератор) на прикључку FG (напон u g са слике 2 одговара напону између прикључка FG и масе GND). Повезати извор константног једносмерног напона +5V као напајање појачавача. ŠKOLICE I01 ВЕЖБА 18 ТРАНЗИСТОР КАО ПОЈАЧАВАЧ страна 2/6

3 Слика 3 Овако повезано коло одговара шеми са слике 2. Стартовањем одговарајућег виртуелног инструмента може се започети мерење. На слици 4 дат је изглед виртуелног инструмента који се користи за снимање излазне карактеристике транзистора. Тренутне вредности јачина струје I B и I C приказују се на временском дијаграму у горњем левом углу екрана. Кликом на картицу U be (t), U ce (t) приказује се временски дијаграм са тренутним вредностима напона на улазу и излазу транзистора. Пре укључивања фукцијског генератора у колу постоји само једносмерни режим, тј. постоје само једносмерне струје и напони услед деловања јесносмерног напона напајања U CC. У оваквом режиму нема смисла говорити о појачању (јер се оно односи само на наизменичну компоненту сигнала), али се може проверити у ком режиму трензистор ради (табела 1) тако што се одреди поларисаност PN спојева база-емитор и база-колектор. Пошто се у овој вежби мере напони U BE и U CE, то се из првог директно може одредити поларисаност споја база-емитор, док се поларисаност споја база-колектор одређује из напона U BC =U BE -U CE. ŠKOLICE I01 ВЕЖБА 18 ТРАНЗИСТОР КАО ПОЈАЧАВАЧ страна 3/6

4 Слика 4 При одређивању да ли су PN спојеви директно или инверзно поларисани имати у виду да се у вежби користи NPN транзистор. Табела 1 PN спој база-колектор директно инверзно инверзан активан режим непроводно стање област засићења директан активан режим инверзно директно PN спој база-емитор Укључити извор наизменичног напона (функцијски фенератор) и посматрати напоне и јачине струјe на улазу и излазу, као и вредности струјног и напонског појачања које се приказују у горњем делу временских дијаграма (слика 5). Померањем клизача на функцијском генератору виртуелног елемента, мењати његову фреквенцију и амплитуду ŠKOLICE I01 ВЕЖБА 18 ТРАНЗИСТОР КАО ПОЈАЧАВАЧ страна 4/6

5 напона. Проценити при којој амплитуди напона функцијског генератора транзистор улази у засићење. То се догађа када минимална вредност напона U CE постане приближно 0,2V, при чему долази до одсецања доњег дела синусоиде излазног напона на овој вредности. Слика 5 Поставити амплитуду напона функцијског генератора тако да транзистор не излази из директног активног режима током читаве периоде излазног напона. Снимити временске дијаграме јачина струје и напона кликом на дугме Snimi dijagrame. За брисање унетих резултата мерења потребно је притиснути дугме Obrisi merenje, при чему ће се појавити сигурносно питање: Да ли сте сигурни да желите да обришете снимљене дијаграме? Потврдом тастер Da снимљени дијаграми ће бити избрисани. Избором тастер Ne одустаје се од брисања вредности и новог мерења. Координате тачака са графика се виде постављањем курсора на жељену тачку. Курсор се појављује притиском на дугме Prikazi kursor које тада промени стање у Sakrij kursor. Поновним притиском курсор ће се изгубити. Померање курсора се врши превлачењем миша. Притиском на дугме Zavrsi vezbu завршава се мерење, затвара вежба и покреће генерисање извештаја. ŠKOLICE I01 ВЕЖБА 18 ТРАНЗИСТОР КАО ПОЈАЧАВАЧ страна 5/6

6 Приказивање резултата и обрада података Тренутне вредности јачина струје и напона се виде на временским дијаграмима. Временске дијаграме који су снимљени могу се видети кликом на одговарајућу картицу (слика 6). Слика 6 Са снимљених дијаграма одредити однос амплитуда напона и однос амплитуда јачина струје на улазу и излазу, тј. напонско и струјно појачање транзистора. За прецизније очитавање вредности тачака са графика препоручљиво је користити курсоре. Одредити да ли су улазни напон U BE и излазни напон U CE у фази или противфази. Закључак Посматрајући резултате из ове вежбе, уочава се главна карактеристика транзистора када он ради у наизменичном режиму, а то је појачање сигнала. Веза транзистора каква је коришћена, мења фазу излазног напона у односу на улазни. Појачавачки режим рада транзистора је најзаступљенији у радио техници, аналогним појачавачима какви се користе у репродукцији звука, излазним степенима управљачких уређаја итд. ŠKOLICE I01 ВЕЖБА 18 ТРАНЗИСТОР КАО ПОЈАЧАВАЧ страна 6/6