| 0,0 → 1,56 |
|---|
| \documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article} |
| \usepackage[colorlinks=true]{hyperref} |
| \usepackage[utf8]{inputenc} |
| \usepackage[czech]{babel} |
| \usepackage{graphicx} |
| \textwidth 16cm \textheight 24.6cm |
| \topmargin -1.3cm |
| \oddsidemargin 0cm |
| \pagestyle{empty} |
| \begin{document} |
| \title{Vlastnosti kapacitní vazby a superpozice signálů} |
| \author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz} |
| \date{15.2.2011} |
| \maketitle |
| \thispagestyle{empty} |
| \begin{abstract} |
| \end{abstract} |
| |
| \section{Úvod} |
| \begin{enumerate} |
| \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. |
| |
| \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. |
| |
| \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. |
| |
| \end{enumerate} |
| |
| \begin{figure} |
| \label{zesilovac} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=80mm] {ul31.png} |
| \end{center} |
| \caption{Zapojení jednostupňového tranzistorového zesilovače} |
| \end{figure} |
| |
| \section{Postup měření} |
| |
| 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. |
| |
| 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. |
| Ve skutečnosti jsem ale použili hodnotu 100nF. |
| |
| |
| \section{Závěr} |
| \begin{enumerate} |
| \item Hodnoty rezistorů k nastavení pracovního bodu jsme navrhli 2k7 a 13k, kapacita vstupního kondenzátoru nejméně 20nF. |
| \item Měřením jsme ověřili, že tento obvod se skutečně chová, jako zesilovač. |
| \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. |
| \item Dynamické rozsahy jsme naměřili 7,2V na výstupu A a 1,92V na výstupu B při f=200kHz. |
| \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. |
| \end{enumerate} |
| |
| \begin{thebibliography}{99} |
| \end{thebibliography} |
| \end{document} |
