4. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΑΜΕΣΗ ΣΥΖΕΥΞΗ

ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΣΤΟΧΟΙ 4. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΑΜΕΣΗ ΣΥΖΕΥΞΗ Ημερομηνία:.... /.... /...... Τμήμα:.... Ομάδα: η κατανόηση της αρχής λειτουργίας ενός ενισχυτή δύο βαθμίδων με άμεση σύζευξη η εύρεση της περιοχής λειτουργίας κάθε βαθμίδας του ενισχυτή (χάραξη ευθείας φόρτου καθορισμός σημείου λειτουργίας) ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ. Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ η χάραξη και κατανόηση της καμπύλης απόκρισης του ενισχυτή η κατανόηση της επίδρασης των θερμοκρασιακών μεταβολών του περιβάλλοντος στην μεταβολή των σημείων λειτουργίας του ενισχυτή ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Βήμα 1. Για την υλοποίηση της άσκησης θα χρησιμοποιήσουμε έναν ενισχυτή ασθενών σημάτων δύο βαθμίδων με άμεση σύζευξη. Υλοποιήστε το κύκλωμα του σχήματος Ε4.1 και δώστε τροφοδοτική τάση V CC =10V (προσέξτε την πολικότητα). R 1 270K R 3 R 5 2,2K Είσοδος C 1 T 1 + T 2 V CC C 2 Εξοδος R 2 R 4 3,3K R 6 Σχήμα Ε4.1 Βήμα 2. Χωρίς σήμα στην είσοδο του ενισχυτή μετρήστε με βολτόμετρο τις παρακάτω συνεχείς τάσης (πίνακας Ε4.1). Τρανζίστορ T 1 Τρανζίστορ T 2 V B1E1 V C1E1 V B1E2 V C1E2 V RC1 V RC2 R C1 Πίνακας Ε4.1 Για να βρείτε την Περιοχή Λειτουργίας κάθε βαθμίδας του ενισχυτή θα πρέπει να χαράξτε την Ευθεία Φόρτου και να προσδιορίσετε τα Σημεία Λειτουργίας (σημεία Q 1 και Q 2 αντίστοιχα). Υπολογίστε λοιπόν τα I C1 max και I C2 max : I C1 max =............ =.... I C2 max =............ =.... ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 1 R C2

καθώς και τα I C1 ηρεμίας και I C2 ηρεμίας : I C1 ηρεμίας =.......... =.... I C2 ηρεμίας =.......... =.... Στα παρακάτω διαγράμματα Ε4.1 και Ε4.2 χαράξτε της Ευθείες Φόρτου και τοποθετείστε σε αυτές τα Σημεία Λειτουργίας Q 1 και Q 2 αντίστοιχα. Ευθεία Φόρτου - Σημείο Λειτουργίας Q 1 Ευθεία Φόρτου - Σημείο Λειτουργίας O 2 Τρανζίστορ T 1 Τρανζίστορ T 2 Διάγραμμα Ε4.1 Διάγραμμα Ε4.2 Από τα διαγράμματα Ε4.1 κι Ε4.2 συμπεραίνουμε ότι η Περιοχή Λειτουργίας για τις βαθμίδες του ενισχυτή μας είναι: Περιοχή Λειτουργίας (T 1 ):............................................. Περιοχή Λειτουργίας (T 2 ) :............................................. Γνωρίζουμε ότι ο ενισχυτής μας προορίζετε για ενισχυτής ασθενών σημάτων, άρα επιθυμητό είναι οι βαθμίδες του να είναι πολωμένες στην ενεργό περιοχή. Γνωρίζουμε ακόμα ότι λόγω της άμεσης σύζευξης είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσουμε ως Τ 1 ένα τύπου NPN τρανζίστορ και ως Τ 2 ένα τύπου PNP τρανζίστορ. Μεταβάλλοντας τις αντιστάσεις του διαιρέτη τάσης του κυκλώματος Ε4.1, μπορούμε να «βελτιώσουμε» την περιοχή στην οποία λειτουργούν τα δύο τρανζίστορ, την οποία καθορίσαμε προηγουμένως. Ποια μεταβολή απαιτείται κατά τη γνώμη σας, έτσι ώστε να «βελτιωθεί» η περιοχή λειτουργίας των δύο τρανζίστορ και γιατί; Βήμα 3. Στόχος μας σε αυτό το βήμα είναι να προχωρήσουμε στη λήψη μετρήσεων για την χάραξη της καμπύλης απόκρισης του ενισχυτή. Ρυθμίστε την γεννήτρια συχνοτήτων έτσι ώστε στην έξοδό της να λαμβάνουμε εναλλασσόμενο ημιτονικό σήμα συχνότητας 800Hz και πλάτους τέτοιου ώστε, το πλάτος της τάσης εξόδου του ενισχυτή χωρίς παραμόρφωση να είναι περίπου 1.5Volt. Η συχνότητα 800Hz ενισχυτή. ανήκει στις μεσαίες συχνότητες της καμπύλης απόκρισης του Για σήμα εισόδου συχνότητας 800Hz, ισχύει: V i =.. V o =. A v = =... ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 2

Βήμα 4. Με σταθερή και γνωστή τώρα την τάση εισόδου V i του ενισχυτή, προχωρήστε στη λήψη μετρήσεων για την χάραξη της καμπύλης απόκρισης. Διατηρώντας δηλαδή την τάση εξόδου της γεννήτριας συχνοτήτων σταθερή, μεταβάλλετε μόνο την συχνότητά της από 80Hz έως 40KHz και μετρήστε κάθε φορά το πλάτος της τάσης εξόδου V o του ενισχυτή για κάθε εφαρμοζόμενη συχνότητα στην είσοδο του (πίνακας Ε4.2). Υπολογίστε την ενίσχυση A v του ενισχυτή (για κάθε συχνότητα) και χαράξτε σε ημιλογαριθμικό χαρτί (διάγραμμα Ε4.3) την καμπύλη απόκρισης του. Για f = 800Hz, V i =.... mv, V o =....... V Συχνότητα (Hz) V o (V) A v 80 200 400 800 2000 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Πίνακας Ε4.2 10 100 1000 10000 100000 Διάγραμμα Ε4.3 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 3

Στο διάγραμμα Ε4.3 σημειώστε πάνω στην καμπύλη απόκρισης τη Συχνότητα Αποκοπής f y (συχνότητα στην οποία η ενίσχυση πέφτει στο 1 2 της ενίσχυσης που έχει ο ενισχυτής στις μεσαίες συχνότητες). Μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι ο ενισχυτής δεν παρουσιάζει χαμηλή συχνότητα αποκοπής f x. Με βάση αυτά που γνωρίζετε από τη θεωρία μπορείτε να εξηγήσετε που οφείλεται η μείωση της ενίσχυσης στις υψηλές συχνότητες, καθώς και γιατί ο ενισχυτής που εξετάζουμε δεν παρουσιάζει χαμηλή συχνότητα αποκοπής. Βήμα 5. Τώρα θα μελετήσουμε την επίδραση της θερμοκρασίας στον ενισχυτή μας έχοντας υπόψη ότι μεταξύ των βαθμίδων του έχουμε άμεση σύζευξη. Συνδέστε τον παλμογράφο στον συλλέκτη του τρανζίστορ Τ 2 (σχήμα Ε4.2) και δώστε από την γεννήτρια ακουστικών συχνοτήτων στην είσοδο του ενισχυτή εναλλασσόμενο ημιτονικό σήμα συχνότητας 800Hz και πλάτους τέτοιου ώστε η peak to peak τάση εξόδου του ενισχυτή να είναι περίπου 3Volt (απαραμόρφωτη). Επιλέξτε για την είσοδο του παλμογράφου DC σύζευξη. R1 270K R3 R5 2,2K + Είσοδος C1 T1 T2 VCC C2 Εξοδος R2 R4 3,3K R6 Στάθμη αναφοράς Σχήμα Ε4.2 Στο παρακάτω διάγραμμα E4.4 σχεδιάστε με μπλε στυλό την κυματομορφή της τάσης εξόδου V ο και σημειώστε στον πίνακα Ε4.3 τις DC τάσεις V CE1 και V CE2 των τρανζίστορ Τ 1 και Τ 2 που είχατε μετρήσει και καταγράψατε στον πίνακα Ε4.1 Διάγραμμα E4.4 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 4

Πριν την θέρμανση Μετά την θέρμανση V CE1 V CE2 Πίνακας Ε4.3 Στην συνέχεια αφού θερμάνετε την πρώτη βαθμίδα Τ 1 και παρατηρήστε τις επιπτώσεις πάνω στο σημείο λειτουργίας των δύο βαθμίδων ξαναμετρώντας με DC βολτόμετρο τις τάσεις V CE1 και V CE2 και καταχωρώντας τες στην αντίστοιχη γραμμή του πίνακα Ε4.3. Ταυτόχρονα παρατηρήστε με τον παλμογράφο την παραμορφωμένη (λόγω ολίσθησης σημείου λειτουργίας) κυματομορφή της τάσης εξόδου V ο και σχεδιάστε την πάλι στο διάγραμμα E4.4 με κόκκινο στυλό. Για να είναι πιο εποπτική η μεταβολή του σημείου λειτουργίας των δυο βαθμίδων (λόγω της αύξησης θερμοκρασίας) σχεδιάστε στα παρακάτω διαγράμματα E4.5 και E4.6 τις ευθείες φόρτου και με μπλε στυλό τα σημεία λειτουργίας πριν την θέρμανση (Q 1 και Q 2 ), και με κόκκινο στυλό τα νέα σημεία λειτουργίας (Q 1 και Q 2 ) μετά την θέρμανση. Ευθεία φόρτου του τρανζίστορ T 1 και σημεία λειτουργίας Q 1 και Q 1 Διάγραμμα E4.5 Ευθεία φόρτου του τρανζίστορ T 2 και σημεία λειτουργίας Q 2 και Q 2 Διάγραμμα E4.6 Με βάση τα παραπάνω (και αυτά που ξέρετε από την θεωρία) τι παρατηρείτε ότι συνέβη στις δύο βαθμίδες του ενισχυτή όσον αφορά την περιοχή λειτουργίας, μετά τη θέρμανση του τρανζίστορ Τ 1 ; ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙ 5