Σύνθεηη Ανηίζηαζη Εξόδος Μικπού και Μεγάλος Σήμαηορ

Transcript

1 Σύνθεηη Ανηίζηαζη Εξόδος Μικπού και Μεγάλος Σήμαηορ Παξόιν πνπ εθαξκόδνληαο κία θαηάιιειε ηάζε εηζόδνπ ε έμνδνο κπνξεί λα κεδεληζηεί, ε άκεζε απηή πξνζέγγηζε κεδεληζκνύ ηεο εμόδνπ κπνξεί λα παξάγεη κία αλεπηζύκεηε νιίζζεζε ή θάπνηα άιια θαηλόκελα ππνβηβαζκνύ. Γηα ηνλ ιόγν απηό, είλαη θαιύηεξν λα ρξεζηκνπνηείηαη ε κέζνδνο κεδεληζκνύ πνπ πξνηείλεηαη ζην θπιιάδην πξνδηαγξαθώλ. Γηα έλαλ 71, ν θαηαζθεπαζηήο πξνηείλεη ηελ ρξήζε ελόο πνηελζηόκεηξνπ κεηαμύ ησλ αθξνδεθηώλ 1 θαη 5. ε απηό ην πείξακα, ζα ζπλδεζεί έλαο 71C εληζρπηήο θαη ρξεζηκνπνηώληαο έλα πνηελζηόκεηξν, ζα κεδελίζεηε ηελ έμνδν. Σα θπιιάδηα πξνδηαγξαθώλ θαηαγξάθνπλ ηελ ζύλζεηε αληίζηαζε αλνηρηνύ βξόρνπ z out(ol) ελόο 71C ίζε κε 75Χ. Η ζύλζεηε αληίζηαζε θιεηζηνύ βξόρνπ z out(cl) είλαη ζπλήζσο πνιύ κηθξόηεξε, ηππηθά κηθξόηεξε από 1 Χ. Η ηππηθή απηή ηηκή εθαξκόδεηαη κόλν ζε ζήκαηα κηθξήο θιίκαθαο. Όηαλ ην ζήκα είλαη κεγάιεο θιίκαθαο, ε ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ απμάλεηαη. Η ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ κεγάινπ ζήκαηνο ζπκβνιίδεηαη σο z out(mpp) θαη νξίδεηαη σο ε ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ ελόο ηειεζηηθνύ εληζρπηή όηαλ απηόο παξάγεη ηελ κέγηζηε peak-to-peak ηηκή ηνπ ζήκαηνο εμόδνπ. Η ηηκή ηεο αληίζηαζεο z out(mpp) ηζνύηαη κε ηελ αληίζηαζε ηνπ θνξηίνπ κε ηελ νπνία ε ηηκή MPP ειαηηώλεηαη ζην κηζό ζε ζύγθξηζε κε ηελ αληίζηνηρε ηηκή ηεο ζε ιεηηνπξγία ρσξίο θνξηίν. ε απηό ην πείξακα, ζα κεηξεζεί ε πξνζεγγηζηηθή ηηκή ηεο z out(mpp). Εξοπλιζμόρ 1 Γελλήηξηα πρλνηήησλ 2 Σξνθνδνηηθά: ± 15 V 1 ηειεζηηθόο εληζρπηήο: 71 C 8 Αληηζηάηεο: 10 Χ, 100 Χ, 1 kχ, ηξείο 10 kχ, δύν 100 kχ 1 Ππθλσηήο:.7 μf 2 Πνηελζηόκεηξα: 1 kχ, 10 kχ 1 Φεθηαθό πνιύκεηξν 1 Παικνγξάθνο 1

2 Διαδικαζία 1. Να ππνζέζεηε όηη ηζρύνπλ I in(bias) = 80 na, I in(off) = 20 na θαη V in(off) = 2 mv γηα ην θύθισκα ηνπ ρήκαηνο -1. Με βάζε ηηο παξαθάησ εμηζώζεηο, λα ππνινγηζηνύλ θαη λα θαηαγξαθνύλ νη ηάζεηο ζθάικαηνο ηνπ Πίλαθα -1. Σσήμα - 1 Σσήμα - 2 I in( off ) V1 err ( RB 1 RB2 ) I in( bias), V2err ( RB 1 RB2 ), V3err V in ( off ) 2 2. Να πξαγκαηνπνηεζεί ε ζπλδεζκνινγία ηνπ ρήκαηνο -1. Να κεηξεζεί θαη λα θαηαγξαθεί ε ηάζε ζθάικαηνο εμόδνπ V err ζηνλ Πίλαθα Να ζεκεησζεί όηη νη ηάζεηο ζθάικαηνο εμόδνπ ππεξηίζεληαη ζηα ηεξκαηηθά εηζόδνπ θαη δελ κπνξνύλ λα κεηξεζνύλ μερσξηζηά. Γηα ηνλ ιόγν απηό θαηαγξάθνληαη σο «ΓΔ» (δελ εθαξκόδεηαη) ζηνλ Πίλαθα -1.. Έλα θύθισκα όπσο ην αληίζηνηρν ηνπ ρήκαηνο -1 δελ αληηζηαζκίδεηαη γηα ξεύκα πόισζεο εηζόδνπ. Όηαλ I in(bias) = 80 na, ηόηε V 1err 0.8 mv. Κάηη ηέηνην ηζρύεη γηα ηελ ηππηθή ηηκή ηνπ ξεύκαηνο πόισζεο εηζόδνπ ελόο 71C. ηε ρεηξόηεξε πεξίπησζε, ηζρύεη I in(bias) = 500 na, θαη V 1err 5 mv. Όηαλ ε ηηκή ηεο ηάζεο V 1err είλαη αξθεηά κεγάιε όπσο ε πξνεγνύκελε, ν ζρεδηαζηήο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηήζεη κία αληίζηαζε αληηζηάζκηζεο ζηελ άιιε πιεπξά ηνπ ηειεζηηθνύ εληζρπηή ώζηε λα κεησζεί ε επίδξαζε ηνπ ξεύκαηνο πόισζεο εηζόδνπ. 5. Τπνζέζηε όηη ηζρύνπλ I in(bias) = 80 na, I in(off) = 20 na θαη V in(off) = 2 mv γηα ην θύθισκα ηνπ ρήκαηνο -2. Να ππνινγηζηνύλ θαη λα θαηαγξαθνύλ νη ηάζεηο ζθάικαηνο ζηνλ Πίλαθα Να πξαγκαηνπνηεζεί ε ζπλδεζκνινγία ηνπ ρήκαηνο -2. Να κεηξεζεί θαη λα θαηαγξαθεί ε ηάζε ζθάικαηνο V err ζηνλ Πίλαθα Έλα θύθισκα όπσο ην αληίζηνηρν ηνπ ρήκαηνο -2 αληηζηαζκίδεηαη γηα ην ξεύκα πόισζεο εηζόδνπ. Ιδαληθά, ηζρύεη V 1err = 0, εκθαλίδνληαο κόλν V 2err θαη V 3err. Η θαιύηεξε κέζνδνο γηα ηελ εμάιεηςε ηεο επίδξαζεο απηώλ ησλ ελαπνκεηλάλησλ ηάζεσλ ζθάικαηνο εηζόδνπ είλαη ε ρξήζε ελόο πνηελζηόκεηξνπ κεδεληζκνύ όπσο παξνπζηάδεηαη ζην ρήκα Να πξαγκαηνπνηεζεί ε ζπλδεζκνινγία ηνπ ρήκαηνο -3. 2

3 9. Υξεζηκνπνηώληαο ην ςεθηαθό πνιύκεηξν, λα πξνζαξκνζηεί ε ηηκή ηνπ πνηελζηόκεηξνπ ώζηε λα πξνθύπηεη κία ηάζε εμόδνπ όζν ην δπλαηόλ πιεζηέζηεξε ζην κεδέλ. 10. πκπησκαηηθά, ε παξάιιειε ηζνδύλακε αληίζηαζε ηεο 10 kχ θαη ηεο 100 kχ είλαη ίζε κε 9.09 kχ. Γηα απηό ηνλ ιόγν κπνξνύκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ηελ πιεζηέζηεξε ηππηθή ηηκή ελόο αληηζηάηε πνπ είλαη ίζε κε 9.1 kχ ζηελ ζέζε ησλ δύν μερσξηζηώλ αληηζηάζεσλ γηα ηελ αληηζηάζκηζε ηνπ ξεύκαηνο πόισζεο εηζόδνπ. Σσήμα - 3 Σσήμα Δθόζνλ ην θύθισκα έρεη αληηζηαζκηζηεί θαη κεδεληζηεί, κπνξεί λα ζπλδεζεί έλα ελαιιαζζόκελν ζήκα εηζόδνπ ζην θύθισκα γηα ηελ κέηξεζε ησλ ζύλζεησλ αληηζηάζεσλ εμόδνπ κηθξήο θαη κεγάιεο θιίκαθαο ζήκαηνο. 12. Να ζπλδεζεί κία γελλήηξηα ζπρλνηήησλ κέζσ ηνπ ππθλσηή ζύδεπμεο.7 μf ζηε κεαλαζηξέθνπζα είζνδν όπσο παξνπζηάδεηαη ζην ρήκα Να ηεζεί ε ζπρλόηεηα ηεο γελλήηξηαο ίζε κε 1 khz. 1. Να κεηξεζεί ε ηάζε εμόδνπ κε έλα παικνγξάθν. Να πξνζαξκνζηεί ην πιάηνο ηεο γελλήηξηαο ώζηε λα πξνθύπηεη ζηελ έμνδν έλα εκηηνλνεηδέο ζήκα κε peak-to-peak ηάζε ίζε κε 1 V. 15. Να ζπλδεζεί κία αληίζηαζε θνξηίνπ 10 kχ κεηαμύ ηνπ αθξνδέθηε 6 θαη ηεο γείσζεο. Να κεηξεζεί θαη λα θαηαγξαθεί ε ηάζε εμόδνπ ζηνλ Πίλαθα Να επαλαιεθζεί ην Βήκα 15 γηα ηηο άιιεο ηηκέο αληηζηάζεσλ πνπ πεξηιακβάλνληαη ζηνλ Πίλαθα -3. Δμαηηίαο ηεο πςειήο αξλεηηθήο αλάδξαζεο, ε ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ θιεηζηνύ-βξόρνπ ζα είλαη πνιύ κηθξή θαη ε ηάζε θνξηίνπ ζα παξακείλεη πεξίπνπ ίζε κε 1 V pp γηα όιεο ηηο αληηζηάζεηο θνξηίνπ. Με άιια ιόγηα, ν ηειεζηηθόο εληζρπηήο ζα ιεηηνπξγεί σο κία πνιύ ζηαζεξή πεγή ηάζεο. 17. Να απνζπλδεζεί ε αληίζηαζε θνξηίνπ θαη λα απμεζεί ην ζήκα εηζόδνπ έσο όηνπ πξνθύςεη ε κέγηζηε κε ςαιιηδηζκέλε ηάζε εμόδνπ MPP. Η κέγηζηε απηή ηηκή ζα πξέπεη λα είλαη από 27 έσο 28 V pp. Να επηβεβαηώζεηε όηη ην ζήκα δελ είλαη ςαιηδηζκέλν κεηώλνληαο ην ειάρηζηα από ην ζεκείν όπνπ εκθαλίδεηαη ν ςαιηδηζκόο. Να θαηαγξαθεί παξαθάησ ε ηηκή: MPP ηηκή ρσξίο θνξηίν = 18. Να ζπλδεζεί κία αληίζηαζε θνξηίνπ ησλ 10 kχ κεηαμύ ηνπ αθξνδέθηε 6 θαη ηεο γείσζεο. Δάλ εκθαληζηεί έλα ςαιηδηζκέλν ζήκα, λα κεησζεί ην πιάηνο ηεο γελλήηξηαο ειάρηζηα γηα λα 3

4 πξνθύςεη ε κέγηζηε κε-ςαιηδηζκέλε έμνδνο. Να κεηξεζεί θαη λα θαηαγξαθεί ε peak-to-peak ηηκή ηεο ηάζεο εμόδνπ ζηνλ Πίλαθα Να επαλαιεθζεί ην Βήκα 18 γηα ηηο ππόινηπεο αληηζηάζεηο θνξηίνπ ηνπ Πίλαθα -. Δθόζνλ ζπλδεζεί ε θάζε αληίζηαζε θνξηίνπ, απαηηείηαη ε κείσζε ηνπ πιάηνπο ηεο γελλήηξηαο όζν ρξεηάδεηαη γηα λα απνθεπρζεί ν ςαιηδηζκόο ηεο εμόδνπ. Να πξνζαξκνζηεί ην επίπεδν ηεο ηάζεο όζν ρξεηάδεηαη γηα λα πξνθύςεη ε κέγηζηε κε-ςαιηδηζκέλε ηάζε εμόδνπ. 20. Να παξαηεξήζεηε ηελ κείσζε ηεο ηηκήο MPP ζην Βήκα 19 θαζώο κεηώλεηαη ε αληίζηαζε ηνπ θνξηίνπ. Η ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ κεγάινπ ζήκαηνο ηζνδπλακεί κε ηελ αληίζηαζε ηνπ θνξηίνπ όηαλ ε ηηκή ηεο MPP κε θνξηίν είλαη ίζε κε ηελ κηζή ηηκή ηεο MPP ρσξίο θνξηίν. 21. Να αληηθαηαζηαζεί ε αληίζηαζε θνξηίνπ κε έλα πνηελζηόκεηξν 1 kχ ζπλδεδεκέλν σο κία κεηαβιεηή αληίζηαζε. Να κεηαβιεζεί ε αληίζηαζε θνξηίνπ έσο όηνπ ε ηάζε θνξηίνπ γίλεη ίζε κε ηελ κηζή ηηκή ηεο MPP ρσξίο θνξηίν. Να απνζπλδεζεί ην πνηελζηόκεηξν θαη λα κεηξεζεί ε αληίζηαζε. Να θαηαγξαθεί ε ηηκή ηεο αληίζηαζεο παξαθάησ: z out(mpp) = 22. Η πξνεγνύκελε ηηκή ηεο ζύλζεηεο αληίζηαζεο εμόδνπ εκθαλίδεηαη κόλν ζε ζήκαηα κεγάιεο θιίκαθαο. Η ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ κεγάινπ ζήκαηνο είλαη πάληνηε κεγαιύηεξε από ηελ ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ αλνηρηνύ-βξόρνπ κηθξνύ ζήκαηνο z out όπσο παξνπζηάδεηαη ζηα θπιιάδηα πξνδηαγξαθώλ.

5 Ονομαηεπώνςμο Ημεπομηνία Δεδομένα για ηο Πείπαμα Πίνακαρ - 1 ΣΑΔΙ ΦΑΛΜΑΣΟ ΥΧΡΊ ΑΝΣΙΣΑΘΜΙΗ Μεηξήζεηο Θεσξεηηθέο MultiSim Πξαγκαηηθέο V 1err ΓΔ ΓΔ V 2err ΓΔ ΓΔ V 3err ΓΔ ΓΔ V err Πίνακαρ - 2 ΣΑΔΙ ΦΑΛΜΑΣΟ ΜΔ ΑΝΣΙΣΑΘΜΙΗ Μεηξήζεηο Θεσξεηηθέο MultiSim Πξαγκαηηθέο V 1err ΓΔ ΓΔ V 2err ΓΔ ΓΔ V 3err ΓΔ ΓΔ V err Πίνακαρ - 3 ΤΝΘΔΣΗ ΑΝΣΙΣΑΗ ΔΞΟΓΟΤ ΜΙΚΡΟΤ-ΗΜΑΣΟ R L 10 kχ 1 kχ 100 kχ kχ MultiSim V L Πξαγκαηηθή V L Πίνακαρ - ΤΝΘΔΣΗ ΑΝΣΙΣΑΗ ΔΞΟΓΟΤ ΜΔΓΑΛΟΤ-ΗΜΑΣΟ R L 10 kχ 1 kχ 100 kχ kχ MultiSim V L Πξαγκαηηθή V L Επωηήζειρ για ηο Πείπαμα 1. ην ρήκα -1, ε ηάζε ζθάικαηνο εηζόδνπ πνπ πξνθαιείηαη από ην ξεύκα πόισζεο εηζόδνπ είλαη ίζε κε ( ) (a) 0.1 mv; (b) 0.8 mv; (c) 2 mv; (d) 6 mv. 5

6 2. Οη αληηζηάζεηο πνπ ζπλδένληαη ζηνλ αθξνδέθηε 3 ηνπ ρήκαηνο -2 αληηζηαζκίδνπλ γηα ηελ είζνδν: ( ) (a) ην ξεύκα κεηαηόπηζεο; (b) ην ξεύκα πόισζεο; (c) ηελ ηάζε κεηαηόπηζεο; (d) ηνλ ζόξπβν. 3. Σν πνηελζηόκεηξν ησλ 10 kχ ηνπ ρήκαηνο -3 ρξεζηκνπνηείηαη γηα: ( ) (a) λα ζέζεη ην A V(CL) ; (b) λα κεδελίζεη ηελ έμνδν; (c) λα βειηηώζεη ηελ ac απόθξηζε; (d) λα πξνζζέζεη θάπνηα αλάδξαζε.. Ο ππθλσηήο ησλ.7 μf εκπνδίδεη ηελ ξνή dc ξεύκαηνο δηα κέζνπ : ( ) (a) ηεο αληίζηαζεο ηεο γελλήηξηαο; (b) ηεο 910 Χ; (c) ηεο κε-αλαζηξέθνπζαο εηζόδνπ ηνπ ηειεζηηθνύ εληζρπηή; (d) ηεο 1 kχ. 5. πλδένληαο κία κηθξή αληίζηαζε θνξηίνπ: ( ) (a) ειαηηώλεηαη ε ηηκή MPP; (b) απμάλεηαη ε ηηκή MPP; (c) απμάλεηαη ην θέξδνο; (d) δελ έρεη θακία επίπησζε. 6. Η ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ ελόο ηειεζηηθνύ εληζρπηή απμάλεηαη όηαλ ην ζήκα εμόδνπ είλαη: ( ) (a) κηθξό; (b) έλα ζπλερέο ζήκα; (c) κεγάιν; (d) κεδέλ. 7. Σν θέξδνο ηάζεο θιεηζηνύ-βξόρνπ ηνπ ρήκαηνο - είλαη πεξίπνπ ίζν κε: ( ) (a) 1; (b) 10; (c) 11; (d) Σα δεδνκέλα ηνπ Πίλαθα -3 ππνδειώλνπλ όηη ε ζύλζεηε αληίζηαζε εμόδνπ κηθξνύζήκαηνο είλαη πνιύ: ( ) (a) κηθξή; (b) παξακνξθσκέλε; (c) κεγάιε; (d) κε-εμηζνξξνπεκέλε. 9. Να γξαθεί παξαθάησ κία ζύληνκε πεξηγξαθή εμεγώληαο γηαηί κε ην Βήκα 21 πξνέθπςε ε ηηκή ηεο ζύλζεηεο αληίζηαζεο εμόδνπ κεγάινπ-ζήκαηνο. 6