| 722 |
kaklik |
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
|
|
|
2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
|
|
|
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
|
|
4 |
\usepackage[czech]{babel}
|
|
|
5 |
\usepackage{graphicx}
|
|
|
6 |
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
|
|
|
7 |
\topmargin -1.3cm
|
|
|
8 |
\oddsidemargin 0cm
|
|
|
9 |
\pagestyle{empty}
|
|
|
10 |
\begin{document}
|
|
|
11 |
\title{Vlastnosti kapacitní vazby a superpozice signálů}
|
|
|
12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
|
|
|
13 |
\date{15.2.2011}
|
|
|
14 |
\maketitle
|
|
|
15 |
\thispagestyle{empty}
|
|
|
16 |
\begin{abstract}
|
|
|
17 |
\end{abstract}
|
|
|
18 |
|
|
|
19 |
\section{Úvod}
|
|
|
20 |
\begin{enumerate}
|
|
|
21 |
\item K výstupu obvodu invertujícího zesilovače se zesílením -12 (viz předešlá úloha) připojte kombinaci R3, C1 a R4. Odvoďte velikost amplitudy signálu v bodech B a D v závislosti na signálu o frekvenci f v bodě A, považujte výstup operačního zesilovače v bodě B společně s odporem R3 za zdroj napětí s vnitřní impedancí rovnou R3.
|
|
|
22 |
|
|
|
23 |
\item Změřte amplitudovou a fázovou charakteristiku obvodu (vstup A, výstup D) v rozsahu frekvencí 30 Hz až 100 kHz, vyneste do společného grafu, zvolte vhodně typ grafu.
|
|
|
24 |
|
|
|
25 |
\item Modifikujte obvod podle Obr. 2. Změřte průběhy signálů v bodech A, B, C pro tři různá nastavení potenciometru (typicky 0 V, 1 V a 2 V, nastavení potenciometru charakterizujte napětím na vstupu 3 operačního zesilovače). Vysvětlete naměřené výsledky, uvažujte samostatně stejnosměrný a střídavý signál. Nakreslete průběhy výstupních signálů při buzení sinusovým signálem o amplitudě 1 V.
|
|
|
26 |
|
|
|
27 |
\end{enumerate}
|
|
|
28 |
|
|
|
29 |
\begin{figure}
|
|
|
30 |
\label{zesilovac}
|
|
|
31 |
\begin{center}
|
|
|
32 |
\includegraphics [width=80mm] {ul31.png}
|
|
|
33 |
\end{center}
|
|
|
34 |
\caption{Zapojení jednostupňového tranzistorového zesilovače}
|
|
|
35 |
\end{figure}
|
|
|
36 |
|
|
|
37 |
\section{Postup měření}
|
|
|
38 |
|
|
|
39 |
Pracovní bod tranzistoru jsme navrhli podle hodnot ze zadání. Napětí na emitoru spočítáme jako $ \frac{15-5}{2760} \cdot 560 = 2,02 [V]$ Díky úbytku na PN přechodu báze emitor ale musí být na bázi napětí vyšší asi o 0,7 V takže 2,82V. Na tuto hodnotu navrhneme odporový dělič. Proud děličem musí být podstatně větší než proud do báze. Zvolíme pro jednoduchost hodnotu 1mA. $ \frac{15}{0,001} = 15 [kOhm] $ Tím máme daný celkový odpor děliče napětí. Hodnoty rezistorů pak vypočteme jako $ 2,82 \cdot \frac{15}{15} = 2,82 [kOhm]$ a druhý rezistor $ 15 -2,82 = 12,18 [kOhm] $. Tyto rezistory ale nejsou dostupné. Proto jsme zvolili hodnoty 2k7 a 13k. Takový to odporový dělič nastavil pracovní bod tranzistoru na 2,56 V, což je přijatelný kompromis.
|
|
|
40 |
|
|
|
41 |
Velikost vazebního kondenzátoru určíme tak, aby příliš nezvětšovala vstupní impedanci zesilovače. Pro náš případ tedy bude stačit impedance menší než 2k7. Hodnota kondenzátoru je tedy $ \frac{1}{2 \pi f 2700} = 20 [nF] $ kde ze zadání f=3kHz.
|
|
|
42 |
Ve skutečnosti jsem ale použili hodnotu 100nF.
|
|
|
43 |
|
|
|
44 |
|
|
|
45 |
\section{Závěr}
|
|
|
46 |
\begin{enumerate}
|
|
|
47 |
\item Hodnoty rezistorů k nastavení pracovního bodu jsme navrhli 2k7 a 13k, kapacita vstupního kondenzátoru nejméně 20nF.
|
|
|
48 |
\item Měřením jsme ověřili, že tento obvod se skutečně chová, jako zesilovač.
|
|
|
49 |
\item Napěťové zesílení obvodu pro výstup A vychází jako $ \frac{2200}{560} = 3,92 $ což se ještě relativně dobře shoduje s naměřenou hodnotou -5,65x. Podobně vychází i naměřená hodnota 0,82 na výstupu B pro f=3,45kHz.
|
|
|
50 |
\item Dynamické rozsahy jsme naměřili 7,2V na výstupu A a 1,92V na výstupu B při f=200kHz.
|
|
|
51 |
\item Po zablokování emitoru tranzistoru kondenzátorem cca 200uF se napěťové zesílení na výstupu A silně zvětšilo na hodnotu -107,7x a na výstupu B naopak zmenšilo na 0,04x.
|
|
|
52 |
\end{enumerate}
|
|
|
53 |
|
|
|
54 |
\begin{thebibliography}{99}
|
|
|
55 |
\end{thebibliography}
|
|
|
56 |
\end{document}
|