Academia Tehnica Militară Catedra E1

Cpt. dr. ing. Doru Munteanu Laborator DCE 1

LABORATOR Amplificatorul cu reacţie negativă

Obiective

• Măsurarea practică a amplificării în buclă deschisă pentru un amplificator de tensiune cu reacţie negativă

• Măsurarea practică a amplificării în buclă închisă (cu reacţie negativă) pentru diverse valori ale rezistenţei de reacţie

• Determinarea în simulare a amplificării în buclă deschisă şi cu reacţie negativă pentru diverse valori ale rezistenţei de reacţie

• Determinarea în simulare a benzii de frecvenţe în buclă deschisă şi cu reacţie negativă şi analiza comparativă a rezultatelor

• Determinarea produsului „amplificare x bandă” în simulare

SCHEMA DE LUCRU

Componente şi echipamente utilizate: - Tranzistoare bipolare de putere mică npn (BC107, 108, 109, etc). - Rezistoare de polarizare - Condensatori electrolitici de cuplaj şi decuplare - Sursa de tensiune continuă VCC=12V - Conectori - Generator de semnal de audio frecvenţă - Osciloscop ! Să se observe polarizarea condensatoarelor electrolitice în practică!

Sursă tensiune alimentare (CC)

Generator semnal (CA)

fs=1kHz Vin= 5 mV

Amplificator cu reactie negativă

Academia Tehnica Militară Catedra E1

Cpt. dr. ing. Doru Munteanu Laborator DCE 2

1. MĂSURĂTORI PRACTICE PE MACHETĂ a) Măsurarea amplificării în buclă deschisă

! Având în vedere faptul că în buclă deschisă amplificarea în tensiune este foarte mare (de ordinul sutelor), este indicat ca amplitudinea tensiunii de intrare să fie cât mai mică (câţiva milivolţi) pentru a evita distorsionarea semnalului de la ieşirea amplificatorului.

Se îndepărtează rezistenţa de reacţie negativă (Rr) din circuit. Se determină valorile tensiunilor (vârf-la-vârf) de la intrarea şi respectiv ieşirea

amplificatorului de semnal în buclă deschisă, după care se calculează amplificarea în tensiune.

Frecvenţa semnalului sinusoidal generat este de fs = 1kHz, iar amplitudinea este de Vin=5mV.

Vin = ____[mV] , Vout

= ____[mV], a = Vout/Vin =______ b) Măsurarea amplificării în buclă închisă (cu reacţie negativă)

Se cuplează rezistenţa de reacţie având valoarea Rr = ____ Ω, şi se determină din nou

valoarea amplificării în tensiune cu reacţie negativă:

Vin = ____[mV] , Vout

= ____[mV], AV = Vout/Vin =______

Se determină prin calcul factorul de transfer al reţelei de reacţie:

=+

=re

e

RRRf1

1____________

Se verifică prin calcul relaţia exactă a amplificării în tensiune cu reacţie negativă:

=+

=af

aAV 1 _____________

Se verifică îndeplinirea condiţiei “ 1>>af ? ” şi apoi se determină prin calcul relaţia aproximativă a amplificării în tensiune cu reacţie negativă:

=+=≅+

=>> 11

111 e

r

afV R

Rfaf

aA_____________ .

Se repetă punctul b) pentru o altă valoare a rezistenţei Rr =_______.

Amplificator Vin Vout

Academia Tehnica Militară Catedra E1

Cpt. dr. ing. Doru Munteanu Laborator DCE 3

2. DETERMINĂRI ÎN SIMULARE (ORCAD) a) Determinarea prin simulare (analiza Transient) a amplificării în buclă deschisă ! Având în vedere faptul că în buclă deschisă amplificarea în tensiune este foarte mare (de

ordinul sutelor), este indicat ca amplitudinea tensiunii de intrare să fie cât mai mică (câţiva milivolţi) pentru a evita distorsionarea semnalului de la ieşirea amplificatorului. Frecvenţa semnalului sinusoidal generat este de fs = 1kHz, iar amplitudinea este de Vin=5mV.

Se îndepărtează rezistenţa de reacţie negativă (Rr) şi condensatorul în serie cu aceasta din circuit.

Se determină valorile tensiunilor de la intrarea şi respectiv ieşirea amplificatorului de semnal în buclă deschisă, după care se calculează amplificarea în tensiune.

Vin = ____[mV] , Vout

= ____[mV], a = Vout/Vin =______ b) Determinarea prin simulare (analiza Transient) a amplificării în buclă închisă

(cu reacţie negativă) Se cuplează rezistenţa de reacţie având valoarea Rr = ____ Ω şi condensatorul aferent şi

se determină din nou valoarea amplificării în tensiune cu reacţie negativă:

Vin = ____[mV] , Vout

= ____[mV], AV = Vout/Vin =______

Se determină prin calcul factorul de transfer al reţelei de reacţie:

=+

=re

e

RRRf1

1____________

Se verifică prin calcul relaţia exactă a amplificării în tensiune cu reacţie negativă:

=+

=af

aAV 1 _____________

Se verifică îndeplinirea condiţiei “ 1>>af ” şi apoi se determină prin calcul relaţia aproximativă a amplificării în tensiune cu reacţie negativă:

=+=≅+

=>> 11

111 e

r

afV R

Rfaf

aA_____________ .

Se repetă punctul b) pentru o altă valoare a rezistenţei Rr =_______.

Academia Tehnica Militară Catedra E1

Cpt. dr. ing. Doru Munteanu Laborator DCE 4

c) Determinarea prin simulare (analiza ACSweep) a benzii de frecvenţă în buclă deschisă şi în buclă deschisă (cu reacţie negativă)

Pentru ambele situaţii (buclă închisă / buclă deschisă) şi pentru o valoare Rr fixată se

determină banda de frecvenţe a amplificatorului, conform procedurii: - se setează parametrii de simulare pentru analiza AC Sweep (frecvenţa de start = 0.1 Hz, frecvenţa de stop = 1000 Mhz, reprezentare decadică a frecvenţelor, numărul de puncte pe decadă = 101)

- se rulează simularea, având o singură sondă de tensiune, la ieşirea amplificatorului, pe rezistenţa de sarcină

- cu ajutorul cursorului, se determină frecvenţele la care nivelul semnalului scade cu 3 dB, conform relaţiei:

Vout · 0,707 = _____

- se notează cele două frecvenţe obţinute fj = _______ , fi =________, şi

banda amplificatorului B = (fi-fj) = _____________. Se compară produsul „amplificare x bandă ” pentru cele două situaţii: a. în buclă deschisă AV=_____ , B=_____ → AV·B =_______. b. în buclă închisă AV=_____ , B=_____ → AV·B =_______.

fs

Vout

Vout·0,707

fi fj

Academia Tehnica Militară Catedra E1

Cpt. dr. ing. Doru Munteanu Laborator DCE 5

Întrebări de verificare a cunoştinţelor

Comparaţi valoarea amplificării în tensiune cu reacţie negativă obţinută în practică (A1) cu valoarea corespunzătoare obţinută prin formula exactă (A2) şi cu cea obţinută prin aproximare (A3). Care este ordinea între cele 3 mărimi?

Comparaţi valoarea amplificării în tensiune cu reacţie negativă obţinută în simulare (A1) cu valoarea corespunzătoare obţinută prin formula exactă (A2) şi cu cea obţinută prin aproximare (A3). Care este ordinea între cele 3 mărimi?

Ce măsuri legate de amplitudinea semnalului de la generatorul de semnal se iau în practică pentru a determina amplificarea în buclă deschisă?

Care este influenţa rezistorului Rr asupra calităţii aproximării relaţiei aproximative a amplificării cu reacţie negativă?

Cum se determină produsul „amplificare x bandă” ? Care este efectul reacţiei negative asupra valorii amplificării în tensiune a

amplificatorului de pe machetă? Care este efectul reacţiei negative asupra valorii amplificării în tensiune a

amplificatorului din simulare? Care este efectul reacţiei negative asupra valorilor frecvenţelor limită ale

amplificatorului din simulare? Care este efectul reacţiei negative asupra produsului „amplificare x bandă” în

simulare?