Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Meseria se fura, ingineria se invata.Telecomunicatii, comunicatiile la distanta, Retele de, telefonie, VOIP, TV, satelit



Aeronautica Comunicatii Constructii Electronica Navigatie Pompieri
Tehnica mecanica

Electronica


Index » inginerie » Electronica
» Studiul reactiei negative


Studiul reactiei negative




Studiul reactiei negative

1. Scopul lucrarii

studierea functionarii unui amplificator de semnal mic cu reactie negativa;

evidentierea influentarii raspunsului amplificatorului cu reactie negativa si determinarea frecventelor limita superioara si limita inferioara.

2. Consideratii teoretice




Reactia negativa este mult folosita in amplificatoare deoarece se obtin o serie de avantaje importante:

cel mai semnificativ este acela ca reactia negativa stabilizeaza castigul amplificatorului fata de modificarile parametrilor dispozitivelor active induse de variatiile surselor de alimentare, de variatiile de temperatura, de imbatranirea componentelor;

prin folosirea reactiei negative proiectantul poate modifica dependentele de intrare si de iesire ale circuitului asa cum doreste;

reducerea distorsiunilor formei de unda a semnalului (distorsiuni de nivel); din acest motiv aproape toate amplificatoarele audio de mare calitate aplica o reactie negativa etajului de iesire de putere;

determina o crestere a benzii circuitului fiind mult utilizate amplificatoarele de banda larga.

Avantajele mentionate sunt insotite de doua dezavantaje:

primul si cel mai important dezavantaj consta in reducerea castigului circuitului aproape direct proportional cu marimea avantajelor obtinute. Compensarea scaderii amplificarii (castigului) se poate face prin adaugarea de etaje de amplificare suplimentare, ceea ce duce la cresterea costului;

o a doua problema potentiala asociata folosirii reactiei negative este data de tendinta de oscilatie care apare in circuit. Aceasta se studiaza cu criteriul de stabilitate Nyquist.

Schema de principiu a reactiei ideale negative se arata in figura 5.1.


unde:

xi, xe – semnale de intrare si iesire care pot fi curenti sau tensiuni;

xr - este semnalul care este trimis inapoi spre intrarea de reactie;

xd - este semnalul de eroare care intra in amplificatorul de pe calea directa, a carui functie de transfer (castig) este ;

M - este “mixer“ care aduna semnalele in antifaza xi si xr si se obtine: xd = xi-xr.

Reteaua de reactie are o functie de transfer (factor de transfer):

b = xr/xe.

Functia de transfer a amplificatorului cu reactie este:

.

Amplificatoarele cu reactie concrete sunt compuse din circuite care au ca semnale de intrare curenti sau tensiuni, producand la iesire curenti sau tensiuni. Deci, pentru a urmari functionarea amplificatorului cu reactie la nivelul circuitului concret, este necesar sa se specifice detaliile modului in care se formeaza si se aplica semnalul de reactie si circuitele utilizate pentru realizarea acestor operatii. Pentru amplificatoarele cu reactie exista patru circuite distincte cu reactie:

circuite cu reactie de tensiune - serie;

circuite cu reactie de tensiune - paralela;

circuite cu reactie de curent - serie;

circuite cu reactie de curent - paralel;

2.1 Circuit cu reactie de tensiune serie.

Schema circuitului este prezentata in fig 5.2.

Figura 5.2

unde: A=U2/U1

β=Ur/U2

Ar=U2/Ui

U1=Ui-Ur

In fig.5.3 avem aplicatia tipica pentru un amplificator de tesiune cu reactie negativa de tesiune serie.

Figura 5.3.

unde: β=Ur/U2 dar UrU2 => β≈1

Ar=U2/Ui U2Ui => Ar≈1

Daca notam

Z0r - independenta de iesire a circuitului cu reactie

Z0 - independenta de iesire a circuitului fara reactie

Zir - independenta de intrare a circuitului cu reactie

Zi - independenta de intrare a circuitului fara reactie

avem:

Zir= Zi*(1+Aβ)

Z0r= Z0/(1+Aβ); Z0r - este foarte mica

2.2. Amplificator cu reactie negativa de tensiune paralela

Figura 5.4

Schema bloc a unui amplificator cu reactie de tensiune paralela este data in fig.5.4. Blocul de pe calea directa este un amplificator cu transfer de impedanta.

A = U2/I1 = Az - este o transimpedanta (impedanta de transfer)

Ar = U2/Ii =Azr - impedanta de transfer a circuitului cu reactie

β = U2/Ir = βy - este o transconductanta (conductanta de transfer)

Zir = Zi/(1+Azβy) - impedanta de intrare a circuitului cu reactie

Z0r = Z0/(1+Azβy)- impedanta de iesire a circuitului cu reactie

In fig 5.5.avem o aplicatie pentru acest tip de amplificare cu reactie. Rezistenta RB asigura polarizarea tranzistorului, cat si inchiderea reactiei negative. Circuitul are reactie negativa pentru ca rezistenta RB este conectata intre 2 puncte care au potentiale in antifaza.

Schema bloc este in fig.5.6.


Figura 5.6

Blocul de pe calea directa este un amplificator cu transfer de admitanta cu factorul de amplificare:

A = I2/U1 = Ay - admitanta de transfer

β = Ur/I2 = βz - impedanta de transfer a circuitului de reactie

Ar = I2/Ui =Ary -admitanta de transfer a amplificatorului cu reactie

Impedanta de intrare si cea de iesire vor avea expresiile:

Zir = Zi(1+βzAy)

Z0r = Z0(1+βzAy)

O aplicatie tipica este cea din fig. 5.7. Circuitul de reactie il constituie rezistenta RE.

Figura 5.7

2.4.Amplificator cu reactie paralela de curent.

Schema bloc este in fig. 5.8.

Avem relatiile:

A = I2/I1 = AI -amplificare in curent a amplificatorului fara reactie

β = Ir/I2 = βI -amplificarea in curent a circuitului de reactie

Ar = I2/Ii = Ari -amplificarea in curent a amplificatorului cu reactie

Zir = Zi/(1+βIAI) –rezistenta de intrare a circuitului cu reactie

Z0r = Z0(1+βIAI) -rezistenta de iesire

Aplicatia acestui tip de reactie este prezentata in fig. 5.9.

Reactia de curent paralela nu este locala, ea nu poate fi aplicata unui singur etaj de amplificare, ci numai peste doua etaje.

Circuitul de reactie este format de rezistenta Rr.

3.Desfasurarea lucrarii

3.1.Se identifica montajul din fig.5.10 de pe platforma macheta:

In afara montajului pentru efectuarea lucrarii se folosesc urmatoarele:

Ec sursa de tensiune continua stabilizata si reglabila;

multimetru numeric sau analogic;

generator de semnal sinusoidal cu tensiune si frecventa reglabila;

miliampermetru.

3.2. Pentru realizarea amplificatorului cu reactie negativa de curent serie se executa pe platforma macheta montajul din fig5.7. efectuand legaturile intre bornele: 5 cu 6 si 11 cu 12 (se face o comparare intre amplificatorul cu reactie si cel fara reactie).

3.2.1. Se decupleaza rezistenta RE scurtcircuitand borna 10 cu 9 (se conecteaza CE) si eliminam reactia negativa a amplificatorului.

3.2.1.1. Se determina punctul static de functionare al tranzistorului. Se masoara IC montand intre bornele 14 si 15 un mA si se masoara UCE cu un voltmetru intre bornele 15 si 10.

La intrarea amplificatorului (borna 3) se aplica un semnal sinusoidal cu amplitudinea Ui=10mV si frecventa variabila intre 20Hz si 1,4MHz, se masoara semnalul de iesire U2 si se completeaza tabelul 5.1, unde:

AY = I2 /Ui’ = U2/Ui’*1/RS

Tabelul 5.1

f

[Hz]

1k

1M





U2

[mV]

Ay

Se traseaza caracteristica de frecventa: AY(jw)|=f(w).

Din grafic se determina modulul amplificarii Ay0 la frecvente medii si se compara cu cea calculata. Tot din grafic se determina frecventele limita fj si fs corespunzatoare scaderii amplificarii la 0,707 Ay0|.

Se calculeaza produsul P= Ay0*(fs-fj).

3.2.1.2. Pentru determinarea rezistentei de intrare a circuitului se conecteaza generatorul de semnal intre borna 1 si 4 si se aplica un semnal Ui = 1V si frecventa f=1kHz. Se masoara Ui si se calculeaza Ri cu ajutorul relatiei:

3.2.1.3. Pentru determinarea rezistentei de iesire a circuitului se decupleaza RL (se desface legatura intre bornele 11 si 12) si se scurtcircuiteaza intrarea, bornele 3 si 4. Se aplica la borna 11 de la un generator de semnal sinusoidal inseriat cu un mA (care masoara curentul ce trece prin Cc – Icc) un semnal: U2’ = 1V si f = 1KHz. Se calculeaza R0 cu relatia:

R0 = U2’/ Icc

3.2.2. Pentru a cupla reactia negativa la amplificatorul cu reactie negativa serie de curent se deconecteaza condensatorul CE prin desfacerea legaturii intre bornele 9 si 10.

3.2.2.1. Se cupleaza sarcina prin scurtcircuitarea bornelor 11 si 12.

De la un generator de semnal sinusoidal, se aplica la borna 3 un semnal Ui’ =10mV si se masoara cu un voltmetru electronic U2.

Se ridica caracteristica de frecventa pentru:

|Ary(jw)| = I2/Ui = (U2/Rs)*(1/Ui),

adica |Ary(jw)| =f (w), completandu-se tabelul 5.1, se trece in tabel in casuta corespunzatoare lui Ay valoarea lui Ary.

Dupa trasarea caracteristicii din grafic se determina Aryo si se compara cu valoarea din relatia: Ary0 = Ay0/(1 + βAy),

unde: β = Ur/I2 = (-RE’ * I2 )/I2 = -RE

Din grafic se mai determina si limitele de frecventa corespunzatoare amplificatorului cu reactie frs si frj si se compara cu valorile obtinute din relatiile:

frs = fs(1+βAy0) si frj = fj/(1+βAy0).

Se calculeaza produsul amplificare banda pentru amplificatorul cu reactie: Pr = Ary(fs - fj)

3.2.2.2. Masurarea rezistentei de intrare Rir si a rezistentei de iesire R0r ale amplificatorului cu reactie, se va face repetand operatiile de la punctele 3.2.1.2. si 3.2.1.3. si se compara valorile cu cele obtinute din relatiile:

Rir = Ri(1+βAy0) si Ror = R0(1+βAy0 )

3.3. Pentru studierea amplificatorului cu reactie negativa paralel de tensiune (amplificator cu transfer de rezistenta) se executa pe platforma macheta montajul din fig.5.5, efectuand legaturile intre bornele 6 si 7 si respectiv 11 si 12.

Se studiaza comportarea amplificatorului cu reactie si fara reactie.

3.3.1. Se elimina reactia negativa prin conectarea condensatorului CBE1 in circuit, facand legatura intre bornele 8 si 9.

3.3.1.1. Se determina PSF al tranzistorului, se masoara Ic montand un mA intre bornele 14 si 15 si se masoara UCE cu un voltmetru intre bornele 10 si 15.

La intrarea amplificatorului (borna 2) se aplica un semnal sinusoidal Ui=1V si se modifica frecventa intre 20Hz si 1,4 MHz. Se masoara semnalul Ui’ si U2 cu un voltmetru electronic si se ridica caracteristica de frecventa:

|Az(jw)|=f (w), Az = U2/I0=U2R2/(Ui–Ui’)

prin completarea tabelului 5.2.

Tabelul 5.2

f

[Hz]

1k



1M

Ui’

[mV]

U2

[mV]

Az

Din grafic se determina Az0, banda de frecventa limita de trecere (fi, fs) din intersectia caracteristicii de frecventa cu dreapta:

|Az(jw)| = 0,707Az0.

Se calculeaza produsul amplificare banda P = Az0(fs – fj).

3.3.1.2. Determinarea rezistentei de intrare a circuitului se face conectand generatorul de semnal la intrare intre bornele 2 si 4 si se aplica un semnal sinusoidal Ui =1V si f=1kHz. Se masoara semnalul Ui’ si se calculeaza Ri cu relatia:

Ri = Ui/Ii =[Ui’/(Ui – Ui’)]*R2

3.3.1.3. Determinarea rezistentei de iesire se face conectand generatorul de semnal la iesire in locul sarcinii (se desface legatura dintre bornele 11 si 12), conectand generatorul de semnal intre bornele 11 si 13 inseriat cu un mA. De la generator se aplica un semnal sinusoidal U2’=1V si f = 1kHz. La mA se masoara curentul ce trece prin condensatorul Cc, adica Icc. Intrarea se scurtcircuiteaza, adica se leaga bornele 3 si 4 impreuna si rezistenta R0 se calculeaza cu relatia:

R0 = U2’/Icc

3.3.2 Studierea amplificatorului cu reactie negativa paralela de tensiune se face decupland condensatorul CB1 (se desface legatura intre bornele 8 si 9) si cupland sarcina (se scurtcircuiteaza bornele 11 si 12).

3.3.2.1 Se aplica un semnal sinusoidal la intrarea amplificatorului Ui=1V, f = 1kHz, se completeaza tabelul 5.2, unde se trece Azr cu aceeasi formula de calcul. Se traseaza caracteristica de frecventa |Ayr(jw)|=f(w). Din grafic se determina Ayr0, fjr si fsr, si se compara cu valorile calculate:

Azr0 = Az0/(1+βyAz0)

fjr = fj(1+βyAz0)

f = fs/(1+βyAz0)

unde: β = -1 /(RB’ +RB’’).

Se calculeaza produsul amplificare banda Pr = Azr0(fs - fjr).

3.3.2.2. Se calculeaza rezistenta de intrare Rir si rezistenta de iesire R0r urmand pasii 3.3.1.2 si 3.3.1.3.

Se verifica relatiile:

Rir = Ri/(1+βyAz0)

R0r = R0/(1+βyAz0)

4. Continutul referatului

4.1. Schemele utilizate.

4.2. Caracteristicile de frecventa utilizate.

4.3. Calculul parametrilor amplificatoarelor la frecvente medii: amplificarea, rezistenta de intrare, rezistenta de iesire. Se vor compara valorile obtinute experimental cu cele calculate.

4.4. Concluzii asupra lucrarii.








Politica de confidentialitate


Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate