amplificatorul diferential
DESCRIPTION
amplificator diferentialTRANSCRIPT
AMPLIFICATORUL DIFERENIAL
AMPLIFICATORUL DIFERENIAL
1. Scopul lucrrii este studiul funcionrii amplificatorului diferenial cu tranzistoare bipolare, msurarea tensiunilor de ieire i a impedanelor de intrare pentru diferite moduri de excitaie precum i influena coeficienttului de rejecie a modului comun asupra acestora.
2. Schema de principiu a amplificatorului diferenial este reprezentat n fig. 10.1, n care rezistena este rezistena de cuplaj a celor doua etaje elementare, unul colector la mas, iar cellalt baz la mas. Avnd n vedere cele trei moduri posibile de excitaie a amplificatorului diferenial precum i cele trei moduri de culegere a tensiunii de ieire, este indicat s se lucreze direct cu expresiile tensiunilor i , urmnd ca amplificri de tensiune s se defineasc numai pentru moduri particulare de lucru.
Presupunnd c tranzistoarele i sunt caracterizate prin parametrii n conexiunea emitor comun, tensiunile i se pot scrie sub forma: (10.1) i (10.2) , unde s-au folosit notaiile:
- i - amplificrile de tensiune ale tranzistorului i respectiv n montaj emitor la mas, cu aceleai sarcini ca i n circuitul din fig. 10.1, date de releiile: (10.3) i (10.4).
- , - coeficienii de rejecie a modului comun, dependeni de rezistena de cuplaj , conform relaiilor: (10.5) i (10.6).
- i sunt respectiv diferena i suma tensiunilor aplicate pe cele dou intrri, adic: (10.7) i (10.8).
3. Pentru un circuit simetric (elementele de circuit simetrice egale, tranzistoare identice si funcionnd n puncte statice de funcionare identice) se obin relaiile: (10.9), (10.10), (10.11), (10.12).
4. La intrare, amplificatorul diferenial din fig. 10.1 va fi caracterizat prin curenii de intrare (10.13) i (10.14) i depind de modul de excitaie, de coeficienii de rejecie a modului comun, i i de impedantele de intrare n tranzistoarele i respectiv considerate cu emitorul la mas, adic: (10.15) i (10.16).
n condiiile unui circuit simetric, se obin relaiile: (10.17) i (10.18) cu (10.19).
5. n cazul n care tranzistoarele au rezistene n serie cu emitorul (pentru stabilizarea termic a punctului static de funcionare i pentru mbuntirea performanelor de regim dinamic ale montajului elementar emitor la mas), ca n fig. 10.4, relaiile obinute rmn valabile cu modificarea corespunztoare a parametrilor cu relaiile de transformare: (10.20), (10.21), (10.22), (10.23).
6. n cazul unei excitaii simetrice pe modul diferenial (, , , ), se obin la ieiri tensiuni egale ca amplitudine i n antifaz: (10.24) i (10.25).
Se definete amplificarea diferenial a circuitului ca raportul dintre tensiunea diferenial de ieire () i tensiunea diferenial de intrare () i, din relaiile anterioare rezult, pentru un circuit simetric: (10.26).
Datorit nesimetriilor circuitului (oricnd prezente), se obine i o tensiune de mod comun de ieire, definit prin relaia: (10.27), mrime invers proporional cu coeficientul de rejecie a modului comun al circuitului.
7. Pentru o excitaie diferenial nesimetric (, , , ), ca n fig. 10.2, se obin urmtoarele relaii: (10.28), (10.29), (10.30), (10.31).
Se constat c pentru se obin tensiuni de ieire n antifaz i egale ca amplitudine, dar reduse lajumtate n comparaie cu excitaia simetric, iar impedana de intrare va fi aproximativ (10.32). Cele trei mrimi sunt afectate de coeficientul de rejecie a modului comun numai cnd acesta are valori mici.
Relaii asemntoare se obin i n cazul i . Pentru un circuit simetric, rezult: , mrime ce reprezint impedana de intrare pe modul diferenial.
8. Excitaia pe modul comun (, , ) se obine prin legarea n paralel a celor dou intrri, ca n fig. 10.3. Din relaiile generale date mai nainte, se deduc mrimile electrice ce caracterizeaz acest mod de excitaie a amplificatorului diferrenial: (10.33), (10.34).
Tensiunile de ieire au valori mici, dependente de coeficientul de rejecie a modului comun, . Dac se definete amplificarea pe modul comun ca fiind raportul dintre tensiunea de mod comun de la ieire () i tensiunea de mod comun aplicat la intrare (), se obine: (10.35). Rezult i semnificaia coeficientului de rejecie a modului comun: (10.36), a crui valoare trebuie s fie ct mai mare.
Amplificrile de mod diferenial i de mod comun ( i ), independente de intrare pe modul diferenial i pe modul comun ( i ) i coeficientul de rejecie a modului comun () formeaz parametrii principali ai amplificatorului diferenial.
9. Mrirea coeficientului de rejecie a modului comun se poate face prin mai multe metide: n lucrare este ilustrat metoda mririi rezistenei de cuplaj, , prin folosirea unui montaj baz la mas ca generator de curent constant.
10. n fig. 10.4 este prezentat schema electric a unui amplificator diferenial cu circuit unic de polarizare a bazelor tranzistoarelor. Cnd excitaia se face pe modul diferenial, cu punctul conectat la mas, impedana de intrare diferenial este afectat de rezistenele i . Dac impedana de intrare diferenial msurat cu schema din fig. 10.5 va fi (( (10.37) i se determin cu relaia (10.38).
Pentru modul de excitaie comun, cele dou baze sunt cuplate mpreun pe curent alternativ, rezistenele i ce apar n paralel vor fi folosite pentru msurarea impedanei de intrare pe modul comun, prin excitarea pe borna , conform relaiei (( (10.39).
11. Ca o ilustrare a felului n care amplificatorul diferenial rejecteaz semnalele de mod comun, se determin experimental coeficientul de rejecie a tensiunii de alimentare, definit conform relaiei (10.40), unde este variaia diferenei dintre tensiunile continue de le bornele de ieire ale amplificatorului diferenial obinut pentru o variaie a tensiunii de alimentare.
DESFURAREA LUCRRII
1. Se identific schema din fig.10.7, preciznd valorile tuturor elementelor din circuit. Amplificatorul diferenial este realizat cu tranzistoarele i , cu rezistenele i n emitoare i cu un singur circuit de polarizare a bazelor (,, i ) i avnd cuplajul realizat cu un generator de curent constant, funcie ndeplinit de tranziatorul .
Coeficientul de rejecie a modului comun poate fi modificat prim modificarea rezistentei de cuplaj ; n paralel cu generatorul de curent (ce ofer o rezisten de cuplaj foarte mare) se pot cupla la mas, prin condensatorul , rezistene diferite.
Pentru obinerea tensiunilor n antifaz, se folosete circuitul defazor realizat cu tranzistorul cu sarcini egale n emitor i n colector; pentru a obine i rezistena de ieire echivalente ct mai apropiate la cele dou ieiri ale defazorului, se introduce rezistena R, care va fi folosit i pentru msurarea impedanei de intrare difereniale.
2. Se alimenteaz circuitul cu =18 V (la borna 2 fat de mas). Se msoar punctele statice de funcionare ale celor patru tranzistoare. Tranzistoarele folosite sunt de tipul BC 172 i au ( 330. Se determin pantele tranzistoarelor i , se calculeaz parametrii cu ajutorul relaiilor (10.20) i (10.22), i apoi se estimeaz cu relaiile (10.11) i (10.19) amplificarea de tensiune i impedana de intrare .
3. Se aplic semnal sinusoidal la intrarea circuitului defazor (borna 3) cu frecvena de 1 kHz i cu valoarea eficace de 20 mV. Se msoar tensiunile la bornele de ieire (bornele 4 i 5) cu un milivoltmeru de curent alternativ, constatndu-se egaliatatea valorilor eficace i se verific faptul c cele dou tensiuni sunt n antifaz, cu un osciloscop cu dou canale sau cu un osciloscop cu un singur canal, sincronizat din exterior.
4. Se msoar amplificarea de tensiune i impedana de intrare pentru amplificatorul format cu tranzistorul n montaj emitor la mas (mrimi ce vor interveni n calculul parametrilor amplificatorului diferenial). Pentru aceasta, se cupleaz prin condensatorul la mas colectorul generatorului de curent (legnd mpreun bornele 12 i 17), ceea ce face ca cele dou tranzistoare s funcioneze ca amplificatoare separate cu emitorul la mas. Borna 11 se conecteaz la mas, se leag mpreun bornele 5 i 6 i se aplic la intrarea circuitului defazor un semnal sinusoidal de frecven 1 kHz i cu o amplitudine ce determin =20 mV. Se msoar tensiunile , i i apoi se calculeaz : i . Se calculeaz .
Dac se efectueaz msurtori i pentru amplificatorul realizat cu tranzistorul , rezultatele obinute vor fi apropiate. Se compar rezultatele cu valorile calculate pentru la punctul precedent.
Se deconecteaz condensatorul .
5. Cu borna 11 la mas, se excit simetric amplificatorul diferenial conectnd bornele 5 i 6 mpreun ca i bornele 4 i 7. Se msoar tensiunile de la intrri (bornele 6 i 7) care trebuie s fie e=20 mV i tensiunile de la ieiri la borna 8 i la borna 9. Se vizualizeaz tensiunile i i se constat c sunt n antifaz.
Se verific relaiile (10.24) i (10.25)
Se msoar tensiunea de mod comun, , la borna 10, pentru dou valori ale coeficientului de rejecie a modului comun, obinute cu (generator de curent constant) i cu =47 ( (legnd rezistena de 47 ( la borna 12, deci, prin condensatorul , la mas, n paralel cu generatorul de curent).
6. Cu condensatorul C n continuare la mas (borna 11 cotectat la mas), se excit nesimetric amplificatorul diferenial (borna 7 la mas i bornele 5 i 6 legate mpreun). Pentru =20 mV, se msoar tensiunile de ieire, i , constatndu-se reducerea la jumtate a amplitudinii fa de cazul precedent.
Se vor ridica curbele , , pentru cele 5 valori ale coeficientului de rejecie a modului comun, r, obinute pentru cele 5 valori ale rezistenei de cuplaj. Se traseaz variaia celor trei tensiuni n funcie de r pe acelai grafic, la scar semilogaritmic, marcnd pe grafic i punctele teoretice ce rezult din relaiile (10.28), (10.29) i (10.30), n care aplificare de tensiune, , are valoarea msurat la punctul 4 iar r se calculeaz cu relaia (10.12) unde parametrul este nlocuit cu , msurat la punctul 4.
Cu acelai montaj se msoar impedana de intrare pe modul difernial, pentru : .
Se calculeaz apoi din relaia (10.37).
Se msoar, n mod analog, , pentru care trebuie s se obin o valoare apropiat de .
Se verific relaia (10.32) , unde este valoarea msurat la punctul 4.
7 Se excit aplificatorul diferenial pe modul comun cuplnd bornele 6 i 7 mpreun, semnalul sinusoidal de valoare eficace =1 V aplicndu-se la borna 11 de la borna 5; se msoar tensiunile i precum i i se verific relaia(10.33). Msurtorile se fac pentru toate valorile lui i se reprezint grafic dependena tensiunilor de ieire de coeficientul de rejecie a modului comun (la scar semilogaritmic).
Se confrunt valorile coeficientului de rejecie a modului comun determinate teoretic cu relaia (10.12) cu valorile msurate deduse din relaia(10.36). Se vor explica diferenele constatate.
Se determin impedana de intrare pe modul comun msurnd tensiunile la bornele 5 i 6. n relaia (10.39) se vor lua i . Msurtorile se vor face pentru toate valorile coeficientului de rejecie a modului comun i se va verifica relaia (10.34). Se va trasa grafic dependena impedanei de intrare pe modul comun de coeficientului de rejecie a modului comun, r.
8. Se msoar diferna dintre tensiunile continue de la cele dou borne de ieire, n absena semnalului; se micoreaz tensiunea de alimantare cu =1 V (variaie care nu afecteaz prea mult punctele statice de funcianare ale tranzistoarelor) i se msoar din nou diferena dintre cele dou tensiuni. Se calculeaz coeficientul de rejecie a tensiunii de alimantare cu relaia (10.40).
9. Referatul va conine
- schema electric a montajului, valorile tuturor elementelor;
- rezultatele msurtorilor privind punctele statice de funcionare, calculul parametrilor , i ;
- rezultatele msurtorilor privind mrimile i , compararea rezultatelor cu cele teoretice;
- rezultatele msurtorilor privind amplificatorul diferenial, graficele , i , rezultatele msurtorilor asupra impedanei de intrare difereniale;
- rezultatele msurtorilor asupra amplificatorului diferenial excitat pe mod comun, curbele i precum i valorile teoretice calculate pentru aceaste mrimi;
- valoarea coeficientului de rejecie a sursei de alimentare.
EMBED CorelDraw.Graphic.8
EMBED CorelDraw.Graphic.8
EMBED CorelDraw.Graphic.8
EMBED CorelDraw.Graphic.8
EMBED CorelDraw.Graphic.8
_961851199.unknown
_961856978.unknown
_961857337.unknown
_962501647.unknown
_962501793.unknown
_962512610.unknown
_962512697.unknown
_962512824.unknown
_962512861.unknown
_962512655.unknown
_962501892.unknown
_962501694.unknown
_962501776.unknown
_962501695.unknown
_962501764.unknown
_962501664.unknown
_961857430.unknown
_962500325.unknown
_962501630.unknown
_961857431.unknown
_961857348.unknown
_961857429.unknown
_961857352.unknown
_961857344.unknown
_961857340.unknown
_961857120.unknown
_961857176.unknown
_961857188.unknown
_961857255.unknown
_961857178.unknown
_961857184.unknown
_961857167.unknown
_961857171.unknown
_961857163.unknown
_961857103.unknown
_961857111.unknown
_961857115.unknown
_961857107.unknown
_961856996.unknown
_961857000.unknown
_961856982.unknown
_961851916.unknown
_961852509.unknown
_961853272.unknown
_961856965.unknown
_961856969.unknown
_961853516.unknown
_961853593.unknown
_961853489.unknown
_961852908.unknown
_961853003.unknown
_961852880.unknown
_961852008.unknown
_961852455.unknown
_961852473.unknown
_961852387.unknown
_961851991.unknown
_961851590.unknown
_961851779.unknown
_961851885.unknown
_961851690.unknown
_961851415.unknown
_961851503.unknown
_961851357.unknown
_961849307.unknown
_961849968.unknown
_961850988.unknown
_961851161.unknown
_961851049.unknown
_961851135.unknown
_961850840.unknown
_961850968.unknown
_961850712.unknown
_961849462.unknown
_961849651.unknown
_961849763.unknown
_961849500.unknown
_961849353.unknown
_961849374.unknown
_961849327.unknown
_961845208.unknown
_961846373.unknown
_961846681.unknown
_961846724.unknown
_961846888.unknown
_961846707.unknown
_961846592.unknown
_961846417.unknown
_961846430.unknown
_961845892.unknown
_961846002.unknown
_961846300.unknown
_961845984.unknown
_961845625.unknown
_961845812.unknown
_961845428.unknown
_961845554.unknown
_961845583.unknown
_961845444.unknown
_941677219.unknown
_941677331.unknown
_941678970.unknown
_941680163.unknown
_941681316.unknown
_941681836.unknown
_946239895.unknown
_941682192.unknown
_941682468.unknown
_941682168.unknown
_941681485.unknown
_941681496.unknown
_941681364.unknown
_941681057.unknown
_941681116.unknown
_941680182.unknown
_941679749.unknown
_941679775.unknown
_941680143.unknown
_941679099.unknown
_941679437.unknown
_941679452.unknown
_941679723.unknown
_941679202.unknown
_941678995.unknown
_941678881.unknown
_941678916.unknown
_941678924.unknown
_941678293.unknown
_941678308.unknown
_941678848.unknown
_941677722.unknown
_941677268.unknown
_941677081.unknown
_941677144.unknown
_941677163.unknown
_941677106.unknown
_941677120.unknown
_941677059.unknown
_941676998.unknown
_941677042.unknown
_941677036.unknown
_941662873.unknown