PRAKTIKUM ZA IZVOĐENJE LABORATORIJSKIH VEŽBANJA …leda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/lab vezbe/praktikum/novi... · elektronski fakultet – niŠ katedra za elektroniku

ELEKTRONSKI FAKULTET – NIŠ KATEDRA ZA ELEKTRONIKU predmet: ELEKTRONIKA Godina 2006/2007

PRAKTIKUM ZA IZVOĐENJE LABORATORIJSKIH VEŽBANJA IZ PREDMETA:

ELEKTRONIKA (SGE, SGMIM, SGUS)

ELEKTRONIKA U TELEKOMUNIKACIJAMA (SGT)

STUDENT: _____________________ BR. INDEKSA: __________________

Studijske grupe: Elektronika i Mikroelektronika i mikrosistemi Ciklus I

1. Vežba 1. Temperaturska stabilizacija radne tačke

2. Vežba 2. Pojačavač sa bipolarnim tranzistorom ili Vežba 3. Pojačavač sa MOSFET-om

3. Vežba 4. Diferencijalni pojačavač

4. Vežba 5. Dvostepeni pojačavač sa JFET-om

Ciklus II

5. Vežba 7. Negativna povratna sprega

6. Vežba 8. LC oscilator sa bipolarnim tranzistorom i Vežba 9. Pojačavač snage

7. Vežba 10. Usmerač i stabilizator sa rednim tranzistorom

Studijske grupe: Telekomunikacije i Upravljanje sistemima Ciklus I

1. Vežba 1. Temperaturska stabilizacija radne tačke

2. Vežba 2. Pojačavač sa bipolarnim tranzistorom ili Vežba 3. Pojačavač sa MOSFET-om

3. Vežba 4. Diferencijalni pojačavač

4. Vežba 6. Primena operacionog pojačavača

Ciklus II

5. Vežba 7. Negativna povratna sprega

6. Vežba 8. LC oscilator sa bipolarnim tranzistorom i Vežba 9. Pojačavač snage

7. Vežba 10. Usmerač i stabilizator sa rednim tranzistorom

1. Temperaturska stabilizacija radne tačke 1

ELEKTRONSKI FAKULTET – NIŠ KATEDRA ZA ELEKTRONIKU predmet: ELEKTRONIKA Student: __________________________ Overio: ____________ Datum: _________________ Ocena: ____________

TEMPERATURSKA STABILIZACIJA RADNE TAČKE Vežba 1.

I. ZADATAK:

1. Na osnovu podataka nadjenih u katalogu ucrtati hiperbolu disipacije u koordinatni sistem Ic- UCE pri temperaturi T= 25 °C.

2. Izmeriti uticaj promene temperature na izobličenje izlaznih, Ic- UCE, i prenosnih karakteristika, Ic- UBE, bipolarnog tranzistora.

3. Izmeriti promenu položaja radne tačke tranzistora nastalu usled promene temperature od To na T\ u kolu pojačavača sa zajedničkim emitorom bez i u kolu sa elementom za temperatursku stabilizaciju radne tačke.

II. KATALOŠKI PODACI:

1. Tip tranzistora .......... 2. Maksimalni napon UCE = VCEO= .......... 3. Maksimalna struja IC= .......... 4. Maksimalna snaga disipacije Ptot = .......... 5. Maksimalni napon zasićenja UCE = VCEsat = .......... 6. Strujno pojačanje h21 = hfc = .......... 7. Granična frekvencija fT = .......... 8. Primena:............................................................................ 9. Tip kućišta (dati skicu i označiti elektrode)

III. PRIBOR:

1. Jednosmerni izvor napajanja +12V, +6V 2 komada 2. µA-metar 1 komad 3. mA-metar 1 komad 4. V-metar 2 komada 5. Otpornici:

R = 91 Ω 1 komad R = 620 Ω 1 komad R = 680 Ω 1 komad R = 1.3 kΩ 1 komad R = 18 kΩ 1 komad R = 20 kΩ 1 komad

6. Provodnici za povezivanje 14 komada 7. Kratkospajači 3 komada


IV. ŠEMA VEZE KOLA MAKETE:

Slika 1.1 Šema veze osnovnog kola makete

V. UPUTSTVO ZA RAD:

1. Na osnovu podataka o maksimalnoj snazi disipacije pri temperaturi od T= 25°C ucrtati hiperbolu disipacije snage u koordinatni sistem IC - UCE.

2. Uticaj promene temperature na izobličenje karakteristika tranzistora

2.1. Povezati maketu prema šemi sa slike 1.1. Poznato je: VCC = 12V, VBB = 6V i RC = 91Ω.

2.2. Potenciometrom Pl podesiti vrednost IB = 3µA, a potenciometrom P2 menjati napon UCE od 0 V do 10 V, odnosno do vrednosti ograničene hiperbolom disipacije. Meriti napon UCE, struju IC i kontrolisati vrednost struje IB. Dobijene vrednosti upisati u Tabelu 1.1.

Slika 1.2 Kolo za merenje uticaja temperature na izobličenje statičkih karakteristika tranzistora

Rezultate prikazati grafički u koordinatnom sistemu IC - UCE.

Tabela 1.1 IB = 30µA, T0 = 25°C

UCE (V)

IC (mA)

2.3. Kratkospojiti tačke izmedju kojih je bio vezan mikroampermetar u baznom kolu. Potenciometrom

P2 održavati konstantan napon UCE = 5 V. Potenciometrom Pl menjati napon UBE. Meriti napon UBE i vrednost struje IC. Kontrolisati vrednost napona UCE. Dobijene rezultate upisati u Tabelu 1.2, a zatim ih prikazati grafički u koordinatnom sistemu IC - UBE.


Napomena: Ukoliko voltmetri imaju malu unutrašnju otpornost, tako da je struja curenja istog reda veličine kao IB, odnosno IC, onda posle svakog merenja napona isključiti voltmetre iz kola.

Tabela 1.2 UCE = 5 V, T0 = 25°C

IC (mA)

UBE (V)

2.4. Uključiti grejač na U = 12 V. Sačekati 2 minuta da se tranzistor zagreje. Ponoviti merenja iz tačke

2.2. Dobijene rezultate upisati u Tabelu 1.3 i prikazati ih grafički u istom koordinatnom sistemu sa rezultatima iz tačke 2.2.

Tabela 1.3 IB = 30 µA, T1 > T0 = 25°C

UCE (V)

IC (mA)

2.5. Ponoviti postupak iz tačke 2.3 pri T1 > T0 (uključen grejač). Rezultate merenja upisati u Tabelu 1.4 i

prikazati ih grafički u istom koordinatnom sistemu sa rezultatima iz tačke 2.3.

Tabela 1.4 UCE = 5 V, T1 > T0 = 25°C

IC (mA)

UBE (V)

3. Merenje uticaja emitorskog otpornika na temperatursku stabilizaciju radne tačke

3.1. Izvaditi priključke grejača iz tačaka 4 i 5. Realizovati kolo sa slike 1.3. Elementi kola sa slike imaju sledeće vrednosti: R1 = 20 kΩ, RC = 1k3, R2 = RE = 0 Ω i VCC = 12 V. U koordinatnom sistemu IC - UCE u kome se nalaze rezultati iz tačaka 2.2 i 2.4 ucrtati statičku radnu pravu.

Slika 1.3 Kolo za merenje uticaja emitorskog otpornika na stabilizaciju radne tačke

3.2. Potenciometrom Pl dovesti radnu tačku u položaj UCE = 5V. Izmeriti vrednost struje IC i napon UCE. Dobijene rezultate koji se odnose na temperaturski nestabilisani pojačavač pri temperaturi T0 upisati u Tabelu 1.5.

3.3. Uključiti grejač. Posmatrati promenu kolektorske struje i napona UCE. U Tabelu 1.5 upisati vrednosti IC i UCE koje su izmerene na nestabilisanom pojačavaču posle 2 minuta od trenutka uključivanja grejača, pri temperaturi T1 > T0.


Tabela 1.5

nestabilisani stabilisani

T0 T1 T0 T1

IC (mA)

UCE (V)

3.4. Izvaditi grejač iz tačaka 4 i 5. Realizovati kolo sa slike 1.3. Elementi kola sa slike imaju sledeće

vrednosti: R1 = 18 kΩ, R2 = 20 k, RC = 680 Ω, RE = 620 Ω i VCC = 12 V.

3.5. Potenciometrom Pl dovesti radnu tačku u položaj UCE = 5 V. Izmeriti vrednost struje IC i napona UCE. Dobijene rezultate koji se odnose na temperaturski stabilisani pojačavač pri temperaturi T0 upisati u Tabelu 1.5.

3.6. Uključiti grejač. Posmatrati promenu kolektorske struje i napona UCE. U Tabelu 1.5 upisati vrednosti IC i UCE koje su izmerene na stabilisanom pojačavaču posle 2 minuta od trenutka uključivanja grejača, pri temperaturi T1 > T0.

VI. PITANJA ZA PROVERU ZNANJA:

1. Objasniti najpovoljniji izbor radne tačke sa stanovišta temperaturske stabilizacije radne tačke.

2. Objasniti kakav kompromis treba da postoji izmedju vrednosti otpornika RC, RE i RB u kolu sa slike 1.1.4.c iz teorijskog uvoda, da bi se ostvarilo optimalno pojačanje i optimalna temperaturska stabilizacija radne tačke.

3. Izvesti izraze za izračunavanje faktora nestabilnosti kolektorske struje usled promene IC0 i UBE za kolo sa slike 1.1.4.a iz teorijskog uvoda.

4. Izvesti izraze za izračunavanje faktora nestabilnosti kolektorske struje usled promene IC0 i UBE za kolo sa slike 1.1.4.c iz teorijskog uvoda


VII. PROSTOR ZA PRILOŽENE DIJAGRAME:

2. Pojačavač sa bipolarnim tranzistorom 7


POJAČAVAČ SA BIPOLARNIM TRANZISTOROM Vežba 2.

I. ZADATAK:

Snimiti amplitudske karakteristike i izmeriti ulazne i izlazne otpornosti osnovnih pojačavačkih stepena sa:

a) zajedničkim emitorom i b) zajedničkim kolektorom.

II. PRIBOR:

1. Otpornici 3k3, l00k, 20k, 560 Ω 2. Kondenzator 100µF 3. Izvor jednosmcrnog napona +12V 1 komad 4. Generator naizmeničnog signala l0 Hz – l MHz 1 komad 5. Elektronski milivoltmetar 3 komada 6. AVΩ metar 1 komad 7. Otporna dekadna kutija 1 komad 8. Provodnici 14 komada

III. ŠEMA VEZE KOLA MAKETE:


IV. UPUTSTVO ZA RAD:

1. Pojačavač sa zajedničkim emitorom

1.1. Realizovati kolo pojačavača sa zajedničkim emitorom prema šemi prikazanoj na slici 2.2.

Elementi kola pojačavača su: tranzistor BC108, UCC = 12 V, RC = 3k3, R1 = l00k, R2 = 20k, Re = 560 Ω, Ce = 100 µF.


1.2. Potenciometrom P podesiti radnu tačku tranzistora tako daje 2

UU CC

C =

Slika 2.2 Pojačavač sa zajedničkim emitorom

1.3. Snimiti amplitudsku karakteristiku normalizovanog naponskog pojačanja ( ) 0AfA ,

( ) uliz uufA = , održavajući konstantan ulazni napon uul = 10 mV prilikom merenja. Uzeti da je A0 = A(f0), f0 = l kHz. Rezultate merenja upisati u Tabelu 2.1. Karakteristiku nacrtati u polulogaritamskoj razmeri i odrediti granične frekvencije kola.

Tabela 2.1 uul = 10 mV

f (kHz)

uiz (mV)

A

A/A0

fd = ______________ fg = ______________

1.4. Odrediti ulaznu otpornost kola pri frekvenciji od f = 2 kHz održavajući uul = 10 mV i mereći vrednost napona u1 (R = 47 kΩ):

___________Ruu

u

i

uR

ul1

ul

ul

ulul =

−==

1.5. Odrediti izlaznu otpornost kola metodom poluskretanja .Podesiti uul = 10 mV za Rp = ∞ i izmeriti

uiz0. Zatim kao Rp priključiti otpornu dekadnu kutiju i smanjivati Rp od R = ∞ do vrednosti pri kojoj

je 2

uu 0iz

iz = . Dobijena vrednost otpora na dekadnoj kutiji predstavlja izlaznu otpornost.

Riz. = ______________ 2. Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

2.1. Realizovati kolo pojačavača sa zajedničkim kolektorom prema šemi prikazanoj na slici 2.3.

Elementi kola pojačavača su: tranzistor BC 108, UCC = 12 V, R1 = 20 k, R2 = 100 k, Re = 3k3. 2.2. Potenciometrom P podesiti da jednosmerni napon na emitoru tranzistora bude približno jednak

2UCC .

2.3. Ponoviti merenje iz tačke 3 održavajući konstantan ulazni napon od uul = 0,5 V. Rezultate merenja upisati u Tabelu 2.2.


Slika 2.3 Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

Amplitudsku karakteristiku nacrtati u polulogaritamskoj razmeri i odrediti granične frekvencije kola

Tabela 2.2 uul = 0,5 V

f (kHz)

uiz (mV)

A

A/A0

fd = ______________ fg = ______________

2.4. Ponoviti postupak iz tačke 4 i odrediti ulaznu otpornost kola ako je uul = 0,5 V, f = 2 kHz (R = 47 kΩ)

u1 = __________________

__________________Ruu

uR

ul1

ulul =

−=

2.5. Ponoviti postupak iz tačke 5 i odrediti izlaznu otpornost kola ako je uul = 0,5 V, f = 2 kHz.

Riz = __________________

V. PITANJA ZA PROVERU ZNANJA:

1. Koji od prethodna dva pojačavača obrće fazu ulaznog signala? Objasniti zašto.

2. Čemu služi pojačavač (sa zajedničkim kolektorom) koji ima pojačanje manje od 1?


VI. PROSTOR ZA PRILOŽENE DIJAGRAME:

3. Pojačavač sa MOSFET-om 11


POJAČAVAČ SA MOSFET TRANZISTOROM Vežba 3.

I. ZADATAK:

Snimiti amplitudske karakteristike i izmeriti ulazne i izlazne otpornosti osnovnih pojačavačkih stepena sa:

a) zajedničkim sorsom i

b) zajedničkim drejnom.

II. PRIBOR:

1. Jednosmerni izvor napajanja +12 V, 1 komad 2. Generator naizmeničnog signala, 10 Hz do 1 MHz, 1 komad 3. Elektronski voltmetar, 2 komada 4. Voltmetar, 1 komad 5. Otpornici 2,2 k, 10 k, 100 k, 200 k, 1 komad 6. Otporna dekadna kutija, 1 komad 7. Provodnici, 10 komada 8. Kratkospajači, 3 komada





1. Pojačavač sa zajedničkim sorsom

1.1. Povezati pojačavač sa zajedničkim sorsom prema šemi sa slike 3.2, sa sledećim vrednostima elemenata: R1 = 200 kΩ, Rd = 2,2 kΩ, UDD = 12 V. Potenciometrom P1 podesiti radnu tačku tranzistora, tako da je UDS = 6 V.

Slika 3.2 Pojačavač sas zajedničkim sorsom

1.2. Snimiti amplitudsku karakteristiku pojačavača

( )ffuuA gin ==

Održavajući konstantnom vrednost ulaznog napona ug = 10 mV, menjati frekvenciju ulaznog signala od 20 Hz do 1 MHz. Za svaku vrednost frekvencije izmeriti izlazni napon, a rezultate merenja uneti u Tabelu 3.1. Na milimetarskom papiru nacrtati u polulogaritamskoj razmeri funkciju normalizovanog pojačanja u zavisnosti od frekvencije. Za normalizaciju koristiti pojačanje pri frekvenciji f0 = 2 kHz. Na osnovu dobijenog grafika odrediti donju i gornju graničnu frekvenciju pojačavača

Tabela 3.1 ug = 10 mV

f (kHz)

ui (mV)

A

A/A0

fd = ______________ fg = ______________

1.3. Pri ug = 10 mV i f = 2 kHz, metodom poluskretanja izmeriti izlaznu otpornost pojačavača.

Ri = ____________

2. Pojačavač sa zajedničkim drejnom

2.1. Povezati pojačavač sa zajedničkim drejnom prema šemi sa slike 3.3, sa sledećim vrednostima elemenata: R1 = 100 kΩ, RS = 10 kΩ, UDD = 12 V. Potenciometrom P1 podesiti radnu tačku tranzistora tako da je US = 7 V.


Slika 3.3 Pojačavač sa zajedničkim drejnom

2.2. Za ug = 0,5 V, ponoviti postupak snimanja amplitudske karakteristike iz tačke 1.2, a rezultate prikazati u tabeli 3.2.

Tabela 3.2 ug = 0,5 V

f (kHz)

ui (mV)

A

A/A0

fd = ______________ fg = ______________

2.3. Pri ug = 0,5 V i f = 2 kHz izmeriti izlaznu otpornost ovog pojačavača.

Ri = ____________


1. Koji od razmatranih pojačavača ima:

a) veće pojačanje

b) veću izlaznu otpornost

c) veći propusni opseg

2. Objasniti zašto?



4. Dvostepeni pojačavač sa JFET-om 15


DVOSTEPENI POJAČAVAČ SA JFET TRANZISTOROM Vežba 4.

I. ZADATAK:

Snimiti i uporediti amplitudske karakteristike jednog stepena i celog pojačavača.

II. PRIBOR

1. Izvor jednosmernog napona +12 V 1 komad 2. Audio generator 1 komad 3. Elektronski milivoltmetar 2 komada 4. Otpornici R = 200 Ω, R = lk5 i R = 2k2 2 komada 5. Kondenzator C = 100 µF 2 komada 6. Provodnici za povezivanje 10 komada




1. Snimanje amplitudskih karakteristika dvostepenog pojačavača (Rd = 2k2)

1.1. Povezati pojačavač prema slici 4.2 sa sledećim vrednostima elemenata: Rsl = Rs2 = 200 Ω, Rdl = Rd2 = 2k2, Csl = Cs2 = l00µF, UDD= +12 V.

1.2. Snimiti amplitudsku karakteristiku pojačanja prvog stepena, s11 uuA = , kao i amplitudsku

karakteristiku celog pojačavača, gi uuA = . Na ulaz kola dovesti signal iz generatora, ug.

Menjajući frekvenciju, za konstantno us = 20 mV, meriti napone u1 i ui. Rezultate merenja uneti u


Tabelu 4.1. Normalizovane amplitudske karakteristike, 101 AA i 0AA , nacrtati na istom grafiku

u polulogaritamskoj razmeri. Normalizaciju vršiti pojačanjima ( )0110 fAA = i ( )00 fAA = pri f0 = 2 kHz.

Tabela 4.1 us = 20 mV

f (Hz)

u1 (V)

ui (V)

A1

A1/A10

A

A/A0

Slika 4.2 Dvostepeni pojačavač sa JFET-ovima

1.3. Na osnovu grafika odrediti donje i gornje granične frekvencije prvog stepena(fdl,fg1) i celog pojačavača (fd, fg).

fd1 = ______________ fg1 = ______________ fd = ______________ fg = ______________

2. Snimanje amplitudskih karakteristika dvostepenog pojačavača (Rd=1k5)

Umesto Rdl = Rd2= 2k2, staviti Rdl = Rd2 = 1k5. Ponoviti postupak iz tačke 1.2 i 1.3. Rezultate uneti u Tabelu 4.2.


f (Hz)

u1 (V)

ui (V)

A1

A1/A10

A

A/A0


fd1 = ______________ fg1 = ______________ fd = ______________ fg = ______________

3. Snimanje amplitudskih karakteristika dvostepenog pojačavača (sa reakcijom)

Ponovo staviti Rdl = Rd2 = 2k2, a iz kola sorsa prvog tranzistora izvaditi kondenzator Csl. Ponoviti postupak iz tačaka 1.2 i 1.3. Rezultate merenja uneti u Tabelu 4.3.


f (Hz)

u1 (V)

ui (V)

A1

A1/A10

A

A/A0

fd1 = ______________ fg1 = ______________ fd = ______________ fg = ______________


1. Uporediti širine propusnog opsega jednog stepena i celog pojačavača.

2. Na osnovu dobijenih rezultata objasniti razlike koje postoje u veličini pojačanja i širini propusnog

opsega pojačavača iz tačaka 1, 2, i 3.



5. Diferencijalni pojačavač 19


DIFERENCIJALNI POJAČAVAČ Vežba 5.

I. ZADATAK:

Snimiti prenosnu karakteristiku diferencijalnog pojačavača sa a) otpornikom b) izvorom konstantne struje u emitorskom kolu.

II. PRIBOR

1. Izvor jednosmernog napona +12/-12 1 komad 2. Generator naizmeničnog signala 1 komad 3. Elektronski milivoltmetar 3 komada 4. AVΩ metar 1 komad 5. Osciloskop 1 komad 6. Provodnici 14 komada


Slika 5.1 Šema veze kola makete


1. Snimanje statičke prenosne karakteristike diferencijalnog pojačavača


1.1. Vezati napajanje makete preko priključaka koji su naznačeni na slici 5.1. U emitorsko kolo tranzistora vezati otpornik spajajući tačke 3 i 4. Obaviti simetriranje pojačavača na sledeći način:

1. potenciometrom Pl podesiti da je napon izmedju tačke A i mase jednak nuli. 2. potenciometrom P2 to isto uraditi za tačku B 3. potenciometrom P podesiti da je napon izmedju tačaka 1 i 2 jednak nuli.

1.2. Snimiti statičku prenosnu karakteristiku diferencijalnog pojačavača ∆UC = f(∆Ub), gde je

∆UC = UCl - UC2 potencijalna razlika izmedju kolektora jednog i drugog tranzistora, a ∆Ub = Ubl - Ub2 napon izmedju njihovih baza. Snimanje karakteristike obaviti menjanjem napona baze samo jednog tranzistora (recimo tranzistora T1) u granicama od -IV do +1V, sa korakom od l00 mV, dok napon baze drugog tranzistora (T2) ostaje Ub2 = 0. Očigledno je da je u tom slučaju ∆Ub = Ubl - Ub2 = Ubl, pa se prenosna karakteristika pojačavača dobija kao ∆UC = f(Ubl). Rezultate merenja uneti u tabelu 5.1, i nacrtati prenosnu karakteristiku.

Tabela 5.1

Ub1 (V) -1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0

∆uc (V)

Ub1 (V) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

∆uc (V)

1.3. Na osnovu dobijenog grafika odrediti kolika je maksimalna amplituda ulaznog signala koja ne

izaziva zasićenje tranzistora.

______________U maxb =∆

1.4. Takodje na osnovu grafika, odrediti maksimalno pojačanje diferencijalnog pojačavača:

________________U

UA

b

cmax =

∆∆

=

1.5. U kolu emitora vezati izvor konstantne struje spajajući kratko tačke 3 i 5 i ponoviti postupak opisan u 1.1, 1.2, 1.3 i 1.4 menjajući Ubl od -3V do +3V sa korakom od 300 mV. Rezultate uneti u Tabelu 5.2.

Tabela 5.2

Ub1 (V) -3,0 -2,7 -2,4 -2,1 -1,8 -1,5 -1,2 -0,9 -0,6 -0,3 0,0

∆uc (V)

Ub1 (V) 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0

∆uc (V)

______________U maxb =∆ ________________

U

UA

b

cmax =

∆∆

=

2. Snimanje dinamičke prenosne karakteristike diferencijalnog pojačavača

Snimiti dinamičku prenosnu karakteristiku pojačavača.


Skicirati slike sa ekrana kada je: a) amplituda ulaznog signala manja od dinamičkog opsega pojačavača; b) amplituda ulaznog signala veća od dinamičkog opsega pojačavača; c) pojačavač nije simetriran: radna tačka tranzistora T1 bliža je oblasti zakočenja; d) pojačavač nije simetriran: radna tačka tranzistora T2 bliža je oblasti zakočenja;

3. Diferencijalni pojačavač kao uobličavač signala

Posmatrati diferencijalni pojačavač kao uobličavač signala: Skicirati talasne oblike sa ekrana kada je: - amplituda ulaznog signala manja od dinamičkog opsega pojačavača; - amplituda ulaznog signala veća od dinamičkog opsega pojačavača; - pojačavač nije simetriran: radna tačka tranzistora T1 bliža je oblasti zakočenja; - pojačavač nije simetriran: radna tačka tranzistora T2 bliža je oblasti zakočenja;


1. Šta je CMRR?

2. Kakav je efekat korišćenja izvora konstantne struje umesto emitorskog otpornika Re u diferencijalnom

pojačavaču?

3. Zašto je važno balansirati (simetrirati) diferencijalni pojačavač?



6. Primena operacionog pojačavača 23


PRIMENA OPERACIONOG POJAČAVAČA Vežba 6.

I. ZADATAK:

Snimiti karakteristike različitih kola realizovanih sa operacionim pojačavačem.

II. PRIBOR

1. Otpornici 20k x2, l0k x2 2. Kondenzator 15 nF 3. Izvor jednosraernog napona +12/-12 1 komad 4. Generator naizmeničnog signala 1 komad 5. Elektronski milivoltmetar 3 komada 6. AVΩ metar 1 komad 7. Osciloskop 1 komad 8. Provodnici 14 komada

III. ŠEMA VEZA KOLA MAKETE:

Slika 6.1 Šema makete koja služi za demonstriranje primene operacionog pojačavača



1. Invertujući pojačavač

1.1. Povezati kolo invertujućeg pojačavača prema šemi sa slike 6.2 ako je R1 = R2 = 20 kΩ. Na ulaz kola pojačavača dovesti sinusni napon frekvencije f = 500 Hz i amplitude uu = 0,5 V. Na osciloskopu simultano posmatrati talasne oblike napona uu i ui i skicirati ih.

Slika 6.2 Šema invertujućeg pojačavača

1.2. Za R1 = 10 kΩ i R2 = 20 kΩ ponoviti postupak iz tačke 1.1.

2. Neinvertujući pojačavač

2.1. Povezati kolo neinvertujućeg pojačavača prema šemi sa slike 6.3 ako je R1 = R2 = 20 kΩ. Na ulaz kola pojačavača dovesti sinusni napon frekvencije f = 500 Hz i amplitude uu = 0,5 V. Na osciloskopu simultano posmatrati talasne oblike napona uu i ui i skicirati ih.

Slika 6.3 Šema neinvertujućeg pojačavača

2.2. Za R1 = 20 kΩ i R2 = 0 ponoviti postupak iz tačke 2.1.

3. Kolo za diferenciranje

3.1. Povezati kolo za diferenciranje prema šemi sa slike 6.4 sa sledećim vrednostima elemenata kola: R1 = 20 kΩ, R2 = R3 = 10 kΩ, C1 = l5 nF.


Slika 6.4 Šema kola za deferenciranje

Na ulaz kola dovesti iz signal generatora testerasti napon amplitude uu = 0,5 V i frekvencije f = 100 Hz. Na osciloskopu simultano posmatrati talasne oblike napona uu i ui i skicirati ih.

4. Kolo za integraljenje

4.1. Povezati kolo za integraljenje prema šemi sa slike 6.5 sa sledećim vrednostima elemenata: R1 = 20 kΩ, R2 = 10 kΩ, C1 = 15 nF.

Slika 6.5 Šema kola za integraljenje

Na ulaz kola dovesti iz signal-generatora povorku pravougaonih impulsa amplitude uu = 0,5 V i frekvencije f = 5 kHz. Na osciloskopu simultano posmatrati talasne oblike napona uu i ui i skicirati ih. 5. Diferencijalni pojačavač

5.1. Povezati kolo diferencijalnog pojačavača prema šemi sa slike 6.6 sa sledećim vrednostima elemenata: R1 = R2 = 20 kΩ.

Na ulaze kola dovesti isti sinusni napon amplitude u1 = u2 = 0,5 V i frekvencije f = 500 Hz. Skicirati talasne oblike ulaznih i izlaznih napona.

5.2. Na ulaz u1 dovesti sinusni napon amplitude u1 = 0,5 V i frekvencije f = 500Hz. Taj isti napon, preko pomerača faze, dovesti na ulaz u2, kako je to prikazano na slici 6.6. Potenciometrom u pomeraču faze podesiti da naponi u1 i u2 budu različitih faznih stavova. Skicirati talasne oblike ulaznih i izlaznog napona:


Slika 6.6 Šema diferencijalnog pojačavača

Prostor za skiciranje talasnih oblika

5.3. Objasniti pojavu koja nastaje.

6. Kolo za sabiranje

6.1. Povezati kolo sabirača prema šemi sa slike 6.7 sa sledecim vrednostima u kolu: R1 = 20 kΩ, R2 = 6,8 kΩ. Na ulaze kola dovesti isti sinusni napon amplitude u1 = u2 = 0,5 V frekvencije f = 500 Hz. Skicirati talasne oblike ulaznih i izlaznog napona.

6.2. Na ulaz u: dovesti sinusni napon amplitude u1 = 0,5 V i frekvencije f = 500 Hz. Taj isti napon, preko pomerača faze, dovesti na ulaz u2, slično kao u tački 5.2. Potenciometrom u pomeraču faze podesiti da naponi u1 i u2 budu različitih faznih stavova.


Slika 6.7 Šema kola za sabiranje

Skicirati talasne oblike ulaznih i izlaznog napona:

Prostor za skiciranje talasnih oblika

6.3. Objasniti pojavu koja nastaje.


1. Napisati izraze za izlazni napon pojačavača:

1) sa slike 6.2 ui = ______________

2) sa slike 6.3 ui = ______________

3) sa slike 6.4 ui = ______________

4) sa slike 6.5 ui = ______________

5) sa slike 6.6 ui = ______________

6) sa slike 6.7 ui = ______________

7. Negativna povratna sprega 29


NEGATIVNA POVRATNA SPREGA Vežba 7.

I. ZADATAK:

Snimiti uticaj negativne povratne sprege u pojačavaču na pojačanje, napon brujanja i izobličenja.

II. PRIBOR

1. Jednosmerni izvor napajanja ±15V, 1 komad 2. Generator naizmeničnog signala, l0 Hz – l MHz, 1 komad 3. Elektronski voltmetar, 2 komada 4. Elektronski osciloskop, dvokanalni, 1 komad 5. Provodnici, 12 komada 6. Otpornik 2k, 1 komad 7. Otpornici 100 k, 3 komada 8. Otpornik 220 Ω, 1 komad 9. Otpornici 180 Ω, 2 komada 10. Diode, 2 komada 11. Kratkospajači, 2 komada

III. ŠEMA VEZE KOLA MAKETE




1. Uticaj negativne povratne sprege na frekventnu karakteristiku pojačavača

1.1. Povezati pojačavač prema šemi sa slike 7.2 sa sledećim vrednostima elemenata: R1 = 2k, R2 = 100k, RB = 100k, Rp = 220 Ω. Izlazni stepen pojačavača napajati stabilisanim izvorom od +6V koji je ugradjen u maketi (kratkospojiti tačke 1 i 2). Takodje kratkospojiti tačke 4 i 5. Za konstantno ug = 20 mV, snimiti frekvencijsku karakteristiku pojačavača. Rezultate merenja uneti u Tabelu 7.1. Frekvencijsku karakteristiku A = f(f) nacrtati u polulogaritamskoj razmeri na priloženom dijagramu, a zatim odrediti gornju graničnu frekvenciju pojačavača.


f (Hz)

ui (V)

A=ui/ug

fg = ______________

1.2. Ponoviti postupak iz prethodne tačke za R2 = 20k, rezultate uneti u tabelu 7.2, a grafički ih prikazati na istom dijagramu na kome su prikazani rezultati iz tačke 1.1.


f (Hz)

ui (V)

A=ui/ug

fg = ______________

1.3. Objasniti razlike u frekventnim karakteristikama pojačavača iz tačaka 1.1 i 1.2.

Slika 7.2 Šema veze dvostepenog pojačavača kojom se demonstrira uticaj negativne povratne sprege na napon bruma


2. Uticaj negativne povratne sprege na napon bruma

2.1. Povezati pojačavač prema šemi sa slike 7.1 sa istim vrednostima elemenata iz tačke 1.2. Izlazni stepen napajati nestabilisanim izvorom (tačke 1 i 3 kratkospojene). Na ulaz pojačavača dovesti signal frekvencije f = l kHz i amplitude ug = 100 mV. Kratkospojiti tačke 4 i 5 pa na osciloskopu posmatrati talasne oblike napona ug, u1 i u2 i skicirati ih. Povećati periodu vremenske baze osciloskopa tako da se na ekranu vide dvadesetak perioda ulaznog signala.

2.2. Kratkospojiti tačke 4 i 6 pa ponoviti postupak iz tačke 2.1.

2.3. Objasniti nastale promene u talasnim oblicima.

3. Uticaj negativne povratne sprege na izobličenja

3.1. Povezati pojačavač prema šemi sa slike 7.3 gde je Rb = 100 Ω. Kratkospojiti tačke 1 i 2, kao i tačke 4 i 5.

Slika 7.3 Šema veze dvostepenog pojačavača u kome izlazni stepen radi u klasi B, kojom se demonstrira uticaj negativne povratne sprege na nelinearna izobličenja.

Na ulaz pojačavača dovesti napon frekvencije f = l kHz i amplitude ug = 1 V. Na osciloskopu posmatrati i skicirati talasne oblike napona ug i ui.

3.2. Umesto 4 i 5, kratkospojiti tačke 4 i 6 pa ponoviti postupak iz tačke 3.1.

3.3. Objasniti nastale promene u talasnim oblicima.


1. Kako negativna povratna sprega utiče na pojačanje pojačavača?

2. Ako je AB kružno pojačanje pojačavača sa negativnom povratnom spregom a fd0 i fg0, donja i gornja

granična frekvencija pojačavača bez povratne sprege, napisati izraze za donju i gornju graničnu frekvenciju pojačavača sa povratnom spregom.


3. Kako negativna povratna sprega utiče na nelinearna izobličenja i šumove i zašto.


Uticaj negativne povratne sprege na napon bruma:

Bez povratne sprege Sa povratnom spregom

Uticaj negativne povratne sprege na nelinearna izobličenja:

Bez povratne sprege Sa povratnom spregom

8. LC oscilator sa bipolarnim tranzistorom 33


LC OSCILATOR SA BIPOLARNIM TRANZISTOROM Vežba 8.

I. ZADATAK:

Upoznati se sa radom LC oscilatora sa bipolarnim tranzistorom i snimiti zavisnost frekvencije oscilovanja od odnosa kapacitivnosti u oscilatoru.

II. PRIBOR

1. Jednosmerni izvor napajanja +12V, 1 komad 2. Osciloskop, 1 komad 3. Frekvencmetar, 1 komad 4. Kondenzator lnF, 1 komad 5. Kapacitivna dekadna kutija, 1 komad 6. Kratkospajač, 1 komad 7. Provodnici, 6 komada




1. Povezati kolo oscilatora prema šemi sa slike 8.2 ako je C2 = l nF. Kao C1 vezati kutiju sa promenljivim kapacitetima. Na izlaznim priključcima povezati frekvencmetar.

2. Za C1 = l nF, potenciometrom Rp podesiti veličinu povratne sprege da bi se uspostavile oscilacije u kolu.


Uspostavljanje oscilacija u kolu detektovati pojavom naizmeničnog signala na izlaznim priključcima. Posmatrati na osciloskopu talasni oblik napona na izlazu i skicirati ga.

Slika 8.2 LC oscilator sa bipoplarnim tranzistorom

3. Snimiti zavisnost frekvencije oscilovanja oscilatora od odnosa kapacitivnosti C1/C2. Menjati samo kapacitivnost C1. Pri promeni kapacitivnosti može doći do prestanka oscilovanja pa ponovo treba podesiti veličinu povratne sprege, kako je to opisano u tački 2. Rezultate merenja uneti u tabelu 8.1 i prikazati ih grafički.

Tabela 8.1

C1 (pF)

C1/C2

f (kHz)


1. Izvesti izraz za frekvenciju oscilovanja oscilatora:

f = ____________ 2. Na osnovu izraza za frekvenciju oscilovanja i podataka iz jedne kolone tabele 8.1 odrediti približno

induktivnost kalema u oscilatoru:

L = ____________



9. Pojačavač snage 37


POJAČAVAČ SNAGE Vežba 9.

I. ZADATAK:

Snimiti karakteristike pojačavača snage u klasi B i AB i uporediti ih u pogledu korisne snage i izobličenja.

II. PRIBOR

1. Jednosmemi izvor napajanja +24V 1 komad 2. Audio generator 1 komad 3. Elektronski milivoltmetar 2 komada 4. Voltmetar za jednosmerni napon 1 komad 5. Osciloskop 1 komad 6. Dekadna kutija 1 komad 7. Provodnici za povezivanje 12 komada


Slika 9.1 Osnovna šema kola pojačavača snage



1. Pojačavač u klasi B

1.1. Povezati kolo pojačavača prema šemi sa slike 9.2. Potenciometrom P2 podesiti radnu tačku izlaznih tranzistora tako da pojačavač radi u klasi B (krajnji levi položaj potenciometra). Potenciometrom P1 podesiti da je jednosmerni napon u tački A, UA = UCC/2. Kao Rp vezati dekadnu kutiju. Na ulaz kola dovesti naizmenični signal amplitude ug = 80 mV i frekvencije f = 2 kHz.

1.2. Snimiti zavisnost izlazne snage pojačavača od otpornosti potrošača, Pk = f(Rp). Snagu na potrošaču sračunati na osnovu izmerenog napona kao Pk = u2

i/Rp. Rezultate merenja uneti u Tabelu 9.1 i nacrtati dijagram Pk = f(Rp).

Slika 9.2 Pojačavač snage sa kvazikomplementarnom spregom u klasi B ili AB

Tabela 9.1

Rp (Ω) 8 10 12 14 16 18 20

ui (V)

Pk (W)

Odrediti otpornost potrošača pri kojoj se dobija najveća snaga:

Rp = ____________

1.3. Za kolo iz tačke 1.1. skicirati talasne oblike napona na ulazu, bazama izlaznih tranzistora i potrošaču.

1.4. Za optimalnu otpornost potrošača odredjenu u tački 1.2. odrediti maksimalnu amplitudu ulaznog signala pri kojoj ne dolazi do izobličenja izlaznog signala. U tu svrhu posmatrati osciloskopom talasni oblik izlaznog napona dok se povećava amplituda ulaznog signala. Odrediti i maksimalnu amplitudu neizobličenog napona na izlazu, a na osnovu toga i maksimalnu snagu pojačavača:


ug max = ____________ ui max = ____________ Pk max = u2i max/Rp = ____________

2. Pojačavač u klasi AB

2.1. Na ulaz kola dovesti signal amplitude ug = 80 mV i frekvencije f = 2 kHz. Potenciometrom P2 podesiti radnu tačku izlaznih tranzistora tako da pojačavač radi u klasi AB. Počev od krajnjeg levog položaja, okretati potenciometar P2 udesno dok se na izlazu ne dobije neizobličeni signal. Pojačavač opteretiti dekadnom kutijom. Potenciometrom P1 podesiti da je jednosmerni napon u tački A, UA = UCC/2.

2.2. Ponoviti postupak iz tačke 1.2. Rezultate uneti u Tabelu 9.2.

Tabela 9.2

Rp (Ω) 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

ui (V)

Pk (W)

Rp = ____________

2.3. Ponoviti postupak iz tačke 1.3.

2.4. Ponoviti merenja iz tačke 1.4.

ug max = ____________ ui max = ____________ Pk max = u2i max/Rp = ____________


1. Na osnovu eksperimentalnih rezultata iz predhodnih odeljaka, uporediti pojačavače snaga iz klase B i klase AB u pogledu maksimalne izlazne snage i izobličenja.



Pojačavač u klasi B

Skica talasnih oblika

Pojačavač u klasi AB

Skica talasnih oblika

10. Usmerač i stabilizator napona sa rednim tranzistorom 41


USMERAČ I STABILIZATOR NAPONA SA REDNIM TRANZISTOROM Vežba 10.

I. ZADATAK

Izmeriti i skicirati karakteristike: a) usmerača sa kapacitivnim filtrom; b) usmerača sa π filtrom; c) stabilizatora sa rednim tranzistorom.

II. PRIBOR

1. Miliampermetar (mA) 1 komad 2. Voltmetar za jednosmerni napon (V) 1 komad 3. Elektronski voltmetar (EV) 2 komada 4. Dekadna kutija otpornosti 1 komad 5. Provodnici za povezivanje 20 komada


Slika 10.1 Maketa usmerača sa π filtrom

Slika 10.2 Maketa stabilizatora sa rednim tranzistorom



Napomena: U toku merenja paziti da ne dodje do kratkog spoja izlaza, jer će velika izlazna struja dovesti do pregorevanja elemenata kola!!

1. Merenje karakteristika usmerača sa kapacitivnim filtrom

Povezati kolo usmerača sa kapacitivnim filtrom prema šemi sa slike 10.3. U kolo uključiti samo jedan od kondenzatora sa makete, a kao opterećenje Rp vezati dekadnu kutiju otpornosti. Pre priključivanja dekadne kutije postaviti otpornost na veliku vrednost (l kΩ ili veću), a u toku merenja ne dozvoliti da otpornost dekadne kutije ima vrednost manju od Rpmin = 200 Ω.

Snimiti zavisnost jednosmernog napona na potrošaču od struje potrošača Up = f(Ip), kao i zavisnost naizmenične komponente napona na potrošaču od struje potrošača Upeff = f(Ip), smanjujući otpornost potrošača od Rp = l kΩ do Rp = 200 Ω. Karakteristike snimati istovremeno. Rezultate merenja uneti u Tabelu 10.1 i grafički predstaviti karakteristike usmerača.

Slika 10.3 Usmerač sa kapacitivnim filtrom

Tabela 10.1

Rp (kΩ)

Ip (mA)

Up (V)

Upeff (V)

2. Merenje karakteristika usmerača sa π filtrom

Povezati kolo usmerača sa π filtrom prema šemi sa slike 10.4. Kao potrošač Rp i ovde koristiti dekadnu kutiju, a kao induktivnost upotrebiti raspoloživu prigušnicu.

Slika 10.4 Usmerač sa π filtrom

Snimiti zavisnost jednosmernog napona na potrošaču od struje potrošača Up = f(Ip), kao i zavisnost naizmenične komponente napona na potrošaču od struje potrošača Upeff = f(Ip), smanjujući otpornost


potrošača od Rp = l kΩ do Rp = 200 Ω. Karakteristike snimati istovremeno. Rezultate merenja uneti u Tabelu 10.2 i grafički predstaviti karakteristike usmerača.

Tabela 10.2

Rp (kΩ)

Ip (mA)

Up (V)

Upeff (V)

3. Merenje karakteristika stabilizatora sa rednim tranzistorom

Povezati kolo usmerača sa stabilizatorom prema šemi sa slike 10.5. Kao potrošač Rp i ovde koristiti dekadnu kutiju. Odrediti približno vrednost faktora stabilizacije stabilizatora mereći elektronskim voltmetrom veličinu naizmenične komponente ulaznog i izlaznog napona stabilizatora:

________________U

U

U

US

uleff

peff

ul

iz ==∆∆

=

Slika 10.5 Usmerač sa stabilizatorom

Snimiti zavisnost jednosmernog napona na potrošaču od struje potrošača Up = f(Ip), kao i zavisnost naizmenične komponente napona na potrošaču od struje potrošača Upeff = f(Ip), smanjujući otpornost potrošača od Rp = l kΩ do Rp = 200 Ω. Karakteristike snimati istovremeno. Rezultate merenja uneti u Tabelu 10.3 i grafički predstaviti karakteristike stabilizatora.

Tabela 10.3

Rp (kΩ)

Ip (mA)

Up (V)

Upeff (V)



1. Šta se dešava sa transformatorom ako se sekundar kratko spoji? Zašto?

2. Koji merni instrument meri samo naizmeničnu komponentu napona?

3. Ako je efektivna vrednost napona na sekundaru transformatora 10 V, pa se primeni dvostrano

usmeravanje i filtriranje kapacitivnim filtrom, kolika je jednosmerna vrednost filtriranog napona?

4. Čemu služi otpornik Ro na izlazu stabilizatora prikazanog na slici 10.5?

5. Ako je napon zener diode u stabilizatoru sa rednim tranzistorom UZ = 7 V, koliki je izlazni stabilisani

napon? Primenjen je silicijumski tranzistor.


VI. PROSTOR ZA PRILOŽENE DIJAGRAME;

Documents

PRAKTIKUM ZA IZVOĐENJE LABORATORIJSKIH VEŽBANJA …leda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/lab vezbe/praktikum/novi... · elektronski fakultet – niŠ katedra za elektroniku