1/13/2014 Αναφορά Εργαστηρίου Αναλογικών Κυκλωμάτων Διδάσκων: Πλέσσας Φώτιος Ομάδα Φοιτητών: Ζήνδρος Γεώργιος ΑΕΜ: 938 mail: zindros@inf.uth.gr Ζωγραφόπουλος Γιάννης ΑΕΜ: 934 mail: zografop@inf.uth.gr Μαμούχας Κωνσταντίνος ΑΕΜ: 501 mail: komamouhas@inf.uth.gr
Άσκηση 2.1 Κύκλωμα άσκησης: Παρατηρούμε πως για τις διάφορες τιμές του Re παίρνουμε και διαφορετικές αποκρίσεις από το κύκλωμα κάτι το οποίο μας επαλήθευσε τόσο η προσομοίωση όσο και οι αντίστοιχες δοκιμές στο εργαστήριο. Επίσης, όσο αυξάνεται η τιμή της Re βλέπουμε πως μειώνεται και η ενίσχυση και το αντίστροφο Πάνω από τα 6V εμφανίζεται μόνιμα ψαλιδισμός, κάτι που είναι και λογικό καθώς η DC τάση τροφοδοσίας μας περιορίζει και το κέρδος του κυκλώματος 1
Άσκηση 2.1.1 Το όριο μεταξύ ενεργού περιοχής και ψαλιδισμού θα είναι όταν η τάση V CE τείνει να γίνει μικρότερη από ~0.2V και τότε έχουμε V o,sat=502mv και Α sat=0.03 Άσκηση 2.1.1 Βάζοντας τον παλμογράφο μας στην λειτουργία FFT παρατηρούμε πως γύρω από την κεντρική μας συχνότητα δηλαδή τα 100Hz/-3dB, όπου και έχουμε την μεγαλύτερη ισχύ του σήματος, πως στις αρμονικές συχνότητες του σήματος έχουμε αποκρίσεις φυσικά πολύ εξασθενημένες(π.χ. στα 200Hz/-39dB, 300Hz/-48.5dB κ.o.κ) 2
Άσκηση 2.2 (Ενισχυτής CC) Transient Analysis Έχουμε να κάνουμε με έναν ενισχυτή CC/ακόλουθο εκπομπού / απομονωτή άρα εκ των προτέρων γνωρίζουμε πως δεν θα έχουμε κέρδος. Ιδανικά θα είχαμε μοναδιαίο κέρδος αλλά τόσο από τις προσομοιώσεις όσο και από τις εργαστηριακές μας μετρήσεις το κέρδος είναι αρκετά μικρότερο από την μονάδα 3
Επίσης, όσο αυξάνουμε την Rb μικραίνει το σήμα στην έξοδό μας και προφανώς και το κέρδος κάτι που αναμένουμε. Όταν η Rb=0 έχουμε την έξοδο όσο το δυνατόν πιο κοντά στο σήμα εισόδου(παρακάτω σχήμα) Ιδανικά για Rb=0, θα έπρεπε η είσοδος να ταυτίζεται με την έξοδο, αυτά θα συμβεί μόνο σε περίπτωση που έχουμε σωστή προσαρμογή στα φορτία(load matching) Παράλληλα παρατηρούμε και έναν μικρό ψαλιδισμό στα αρνητικά του σήματος εξόδου Vi sine wave: 2-4V 1kHz Παρόμοια αποτελέσματα θα έχουμε και για το παραπάνω σήμα, βέβαια το σήμα εξόδου μας είναι εμφανώς ασθενέστερο από το σήμα εισόδου για κάθε τιμή της Rb. 4
Άσκηση 2.3 Ενισχυτής CB: Γραφική Vin/Vout για μεταβαλλόμενη R c: Παρατηρούμε πως έχουμε μεγάλη ενίσχυση, ψαλιδισμό στα αρνητικά αλλά και σοβαρό ψαλιδισμό! Μπαίνοντας στην ΧΥ του παλμογράφου εύκολα διακρίνουμε τις περιοχές λειτουργίας του BJT transistor Όσο αυξάνουμε την Rc βλέπουμε πως η κλίση της γραφικής μικραίνει και παίρνουμε μια ευθεία(κορεσμός) Πειράζοντας την Rc δεν επηρεάζεται η ενίσχυση και το ρεύμα Όταν Rc = 0 τότε μπαίνουμε στην αποκοπή(σχήμα παρακάτω) 5
Άσκηση 2.4:Ενισχυτής CC-CE: 6
Βλέπουμε πως αυτός ο ενισχυτής δυο σταδίων πρακτικά μας εξασθενεί το σήμα εισόδου μας Επίσης, όσο αυξάνουμε την αντίσταση Rb βλέπουμε πως το σήμα εισόδου μας γίνεται ακόμη πιο ανεπαίσθητο Άσκηση 2.5: Ενισχυτής CE-CE Transient Analysis: Βλέπουμε πως ο παραπάνω ενισχυτής λειτουργεί δια κοπτικά Αποκοπή κόρος 7
Άσκηση 3.1: Ενισχυτής CS: Για την μέγιστη τιμή της Rd=10k έχουμε την παρακάτω γραφική 8
Για διάφορες τιμές της Rd παίρνουμε το παρακάτω Παρατηρούμε πως καθώς αυξάνει η Rd αυξάνει και η έξοδος Υπάρχει ψαλιδισμός και δεν μπορούμε να ενιχύσουμε πάνω από τα 6V που είναι και η τάση τροφοδοσίας μας Vdd Επίσης παρατηρούμε πως έχουμε και αντιστροφή/διαφορά φάσης(phase reversal) Άσκηση 3.2: Ενισχυτής CD: 9
Transient Analysis: Εξ αρχής γνωρίζαμε πως δεν θα μας δόσει κέρδος αυτός ο ενισχυτής λόγω της φύσης του(ακόλουθος πηγής) Περιμέναμε η έξοδος να είναι ακριβώς ίδια-ιδανική περίπτωση- με την είσοδο κάτι το οποίο μας επαλήθευσε το εργαλείο αλλά στις εργαστηριακές μετρησεις το κέρδος απείχε αρκετά από το μοναδιαίο καθώς δεν έχουμε προσαρμώσει φορτίο στον ενισχυτή(rload) Ρυθμίζοντας την Rs στην μέγιστη τιμή της και για ημιτονοειδές σήμα 1-2V, παίρνουμε την παρακάτω γραφική 10
Παρατηρούμε πως το σήμα εξόδου που μας προκύπτει είναι το σήμα εισόδου μας με ένα DC-offset 0.6V και ελαφρώς μικρότερο Vpp πλάτος Άσκηση 3.3: Ενισχυτής CG: Ρυθμίζοντας την Rd στη μέγιστη τιμή της παίρνω την παρακάτω έξοδο Παρατηρούμε πολύ μεγάλη ενίσχυση που το περιμέναμε σε έναν CG ενισχυτή Επίσης, έχουμε και μικρή παραμόρφωση/ψαλιδισμό στις μέγιστες τιμές του σήματος εισόδου κάτι που οφείλεται στην πολύ μεγάλη ενίσχυση Έχουμε σχεδόν διπλασιασμό του σήματος εισόδου(gain~2) 11
Προσομοιώνοντας το κύκλωμα για διάφορες τιμές του Rd παίρνουμε την παρακάτω γραφική Όσο αυξάνεται το Rd, επομένως και το πλάτος αλλά και το κέρδος αυξάνεται και η παραμόρφωση του σήματος εξόδου και το αντίστροφο όσο μικραίνει η Rd 12