Strona 1 z 8
Nauczyciel: Dariusz Kubanek
Przedmiot: Pomiary elektryczne i elektroniczne Klasa: 2BS
Temat lekcji: Uruchomienie i sprawdzenie działania bipolarnego wzmacniacza napięcia.
Data lekcji: 25.03.2020
Wprowadzenie do tematu: Zapoznać się załącznikami do projektu i strukturą realizacji projektu prac
Opracuj projekt realizacji prac związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania bipolarnego wzmacniacza napięcia, zgodnie z jego danymi technicznymi (Załącznik1).Opracuj wyniki pomiarów uzyskane podczas badania bipolarnego wzmacniacza napięcia (Załącznik 3) na stanowisku
wyposażonym zgodnie z Załącznikiem 2, w symulowanych warunkach obciążenia.
Porównaj uzyskane wyniki z danymi technicznymi oraz sformułuj wnioski dotyczące poprawności działania i użytkowania bipolarnego wzmacniacza napięcia.
Projekt realizacji prac powinien zawierać:
1. Tytuł pracy egzaminacyjnej.
2. Założenia do projektu realizacji prac, wynikające z treści zadania i załączników.
3. Wykaz działań związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania bipolarnego wzmacniacza napięcia.
4. Wykaz zmierzonych i obliczanych charakterystycznych parametrów bipolarnego wzmacniacza napięcia.
5. Schematy układów pomiarowych do sprawdzenia działania bipolarnego wzmacniacza napięcia.
6. Opisy sposobu pomiarów charakterystycznych parametrów bipolarnego wzmacniacza napięcia.
7. Wskazania eksploatacyjne dla użytkownika bipolarnego wzmacniacza napięcia wynikające z założonych warunków technicznych dotyczących zasilania, punktu pracy, obciążenia, współpracy z układami przyłączonymi do wejścia wzmacniacza oraz warunków środowiskowych wymaganych podczas działania układu.
Dokumentacja z wykonania prac powinna zawierać:
1. Interpretację graficzną wyników pomiarów w postaci charakterystyk dynamicznych:
UWY, THD = f(UWE) i częstotliwościowej kU = f(f).
2. Wyniki obliczeń charakterystycznych parametrów bipolarnego wzmacniacza napięcia: wzmocnienia napięciowego, napięcia przesterowania, rezystancji
wejściowej i wyjściowej dla sygnałów zmiennych, częstotliwości granicznych, oraz współrzędnych punktu pracy.
3. Zestawienie uzyskanych wyników z danymi technicznymi oraz wnioski dotyczące poprawności działania bipolarnego wzmacniacza napięcia.
Do wykonania zadania wykorzystaj:
Opis i dane techniczne bipolarnego wzmacniacza napięcia – Załącznik 1
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia działania bipolarnego wzmacniacza napięcia – Załącznik 2.
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności działania bipolarnego wzmacniacza napięcia – Załącznik 3
Strona 2 z 8
Załącznik 1……….
Opis i dane techniczne bipolarnego wzmacniacza napięcia
Wzmacniacz, którego schemat przedstawiony jest na rysunku 1, jest klasycznym układem wzmacniającym opartym na małosygnałowym tranzystorze bipolarnym BC 107,
pracującym w układzie wspólnego emitera. Układ jest stabilizowany termicznie za pomocą rezystora RE. Kondensator CE zapewnia eliminację ujemnego sprzężenia zwrotnego dla sygnałów zmiennych. Rezystory RB1, RB2 i RC zostały tak dobrane, aby zapewnić odpowiednie wzmocnienie i optymalny punkt pracy.
Rys. 1. Schemat ideowy bipolarnego wzmacniacza napięcia
Parametry elektryczne i użytkowe wzmacniacza
Strona 3 z 8
Rys. 2. Współrzędne punktu pracy bipolarnego wzmacniacza napięcia
Załącznik 2………..
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia poprawności działania bipolarnego wzmacniacza napięcia
1. Zasilacz napięcia stałego stabilizowany 0÷30V, 1A – szt. 1 2. Generator funkcyjny z wyświetlaczem częstotliwości wyjściowej, fmax = 2MHz, UWYpp = 1mV÷10V – szt. 1 3. Oscyloskop dwukanałowy – szt. 1
4. Miernik zniekształceń harmonicznych – szt. 1 5. Multimetr – szt. 1
6. Rezystor dekadowy (0,1÷1M)Ω – szt. 2
7. Zestaw sond pomiarowych i przewodów połączeniowych Załącznik 3
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności działania bipolarnego wzmacniacza napięcia
1. Pomiar charakterystyk dynamicznych
Pomiary charakterystyki przejściowej wykonano przy obciążeniu wyjścia rezystancją ROBC = 5,5kΩ i przy częstotliwości sygnału wejściowego f = 1kHz. Jednocześnie dla sygnału wyjściowego zmierzono współczynnik zniekształceń całkowitych THD.
Tabela 1. Wyniki pomiarów UWY = f(UWE) i THD = f(UWE) przy ROBC = const i f = const
Strona 4 z 8
2. Pomiar rezystancji wejściowej dla sygnałów zmiennych
Pomiary rezystancji wejściowej wykonano przy obciążeniu wyjścia rezystancją
ROBC = 5,5kΩ i przy napięciu sygnału wejściowego UWE = 15mV o częstotliwości f = 1kHz.
Tabela 2. Wyniki pomiarów rWE przy ROBC = const, UWE = const i f = const
3. Pomiar rezystancji wyjściowej dla sygnałów zmiennych
Pomiary rezystancji wyjściowej wykonano bez obciążenia wyjścia rezystancją obciążenia ROBC = ∞ i przy napięciu sygnału wejściowego UWE = 15mV o częstotliwości f = 1kHz.
Tabela 3. Wyniki pomiarów rWY przy ROBC = ∞, UWE = const i f = const
4. Pomiar współrzędnych punktu pracy
Pomiary wykonano multimetrem na zakresie woltomierza DC, mierząc spadki napięć w rożnych punktach układu. Na podstawie wyników pomiarów należy obliczyć wartości współrzędnych punktu pracy: UCE (napięcie między kolektorem i emiterem tranzystora), IC (prąd kolektora tranzystora) oraz IB (prąd bazy tranzystora).
Tabela 4. Wyniki pomiarów pomocniczych do wyznaczenia UCE, IC oraz IB
Strona 5 z 8
5. Pomiar charakterystyki częstotliwościowej
Pomiary charakterystyki częstotliwościowej wykonano przy obciążeniu wyjścia rezystancją ROBC = 5,5kΩ i przy napięciu sygnału wejściowego UWE = 15mV.
Tabela 5. Wyniki pomiarów KU = f(f) przy ROBC = const i UWE = const
Strona 6 z 8
STRUKTURA PROJEKTU REALIZACJI PRAC
Projekt realizacji prac powinien zawierać:
1. TYTUŁ PROJEKTU WYNIKAJĄCY Z TREŚCI ZADANIA I ZAŁĄCZNIKÓW
Tytuł powinien zawierać zakres prac wynikający z treści zdania praktycznego (np. uruchomienie, sprawdzenie działania) oraz nazwę urządzenia, które jest przedmiotem badania.
2. ZAŁOŻENIA DO PROJEKTU
parametry badanego urządzenia
korzystając z załącznika zawierającego dane katalogowe badanego urządzenia, należy wypisać te parametry, które bezpośrednio związane są z poleceniem i które będą w trakcie realizacji projektu niezbędne do jego wykonania, np. w celu dokonania niezbędnych obliczeń, przekształceń do porównania tak otrzymanych danych z wartościami katalogowymi urządzenia oraz do napisania wskazań eksploatacyjnych.
wyposażenie (spis przyrządów)
w tym miejscu należy wymienić (z uwzględnieniem ilości) wszystkie urządzenia, które będą potrzebne do przeprowadzenia niezbędnych pomiarów wynikających z projektu realizacji prac. Będą to mierniki, zasilacze, generatory, oscyloskopy, oporniki nastawne itp. Spis ten powinien być zgodny co do ilości oraz rodzajów urządzeń, które zostały wykorzystane w schematach pomiarowych do wyznaczania określonych parametrów i charakterystyk.
Nie będzie błędem, gdy spis użytych przyrządów będzie wyszczególniony pod schematami układów pomiarowych w punkcie 3.2. projektu.
pomiary
w tym miejscu należy wymienić przewidywane pomiary parametrów i charakterystyk badanego urządzenia (bez uwzględniania sposobu ich wyznaczania, gdyż opis tych czynności jest przewidziany w punkcie 3.3 – opis sposobu pomiarów). Wymienione pomiary wynikają z realizacji prac nad projektem. Do właściwego wyszczególnienia rodzajów pomiarów pomocne mogą być załączniki do projektu. Chodzi o załączniki zawierające wartości wskazań konkretnych przyrządów pomiarowych oraz załączniki z tabelami zawierającymi wyniki pomiarów.
3. PROJEKT REALIZACJI PRAC
3. 1. Wykaz działań związanych z realizacją prac
W tym miejscu należy wypunktować kolejność wykonywanych prac podczas realizacji projektu.
Działania te mają dotyczyć prac związanych z przygotowaniem projektu, realizacji pomiarów i badań oraz wniosków końcowych płynących z powyższych czynności. Wymienione działania powinny być następnie opisane i rozwinięte w tej części projektu, jak również w punkcie 4 – Dokumentacja z wykonania prac.
Do działań tych należą:
1. określenie na podstawie danych katalogowych warunków zasilania badanego urządzenia (w konkretnym projekcie podać nazwę testowanego urządzenia)
2. określenie mierzonych charakterystycznych parametrów badanego urządzenia na podstawie danych technicznych
3. narysowanie schematów blokowych układów pomiarowych do wyznaczania określonych parametrów i charakterystyk
4. sporządzenie wykazu aparatury kontrolno-pomiarowej 5. podłączenie układu pomiarowego
Strona 7 z 8
6. wykonanie pomiarów i zapisanie wyników w tabelach
7. narysowanie odpowiednich charakterystyk na podstawie dokonanych pomiarów 8. wykonanie właściwych obliczeń
9. porównanie wyników pomiarów z danymi katalogowymi badanego urządzenia 10. opracowanie wniosków dotyczących prawidłowości działania badanego urządzenia 11. opracowanie wskazań eksploatacyjnych
3. 2. Schematy układów pomiarowych
W tym miejscu należy narysować wszystkie układy pomiarowe do wyznaczania poszczególnych parametrów i wielkości opisujących właściwości badanego w projekcie urządzania. Narysowane tu schematy układów pomiarowych powinny odpowiadać przewidywanym pomiarom wymienionym w punkcie 2. Założenia do projektu – pomiary.
3. 3. Opis sposobu pomiarów
W punkcie tym należy szczegółowo opisać, w jaki sposób należałoby dokonać poszczególnych pomiarów wynikających z punktu poprzedniego. Opis sposobu wyznaczania danego pomiaru powinien być zwięzły i nie zawierać zbędnych informacji np. opisu podłączenia elementów układu pomiarowego co widać na schemacie pomiarowym.
Opis sposobu pomiaru powinien uwzględniać:
1. warunki początkowe przed rozpoczęciem wykonywania pomiarów (np. wartości U zasilania, UWE, fWE, Robc, Iobc, położenia suwaków rezystorów – max lub min, itp.)
2. wielkości regulowane podczas pomiaru z zakresem ich zmian 3. wielkości odczytywane z przyrządów pomiarowych
4. sposoby obliczenia parametrów (jeżeli jest taka konieczność np. przy wyznaczaniu sprawności) 5. typ lub ustawienia użytych przyrządów pomiarowych (np. woltomierz DC)
4. DOKUMENTACJA Z WYKONANIA PRAC
Jest to część projektu, w której uczeń na podstawie przeprowadzonych pomiarów (patrz punkt 3 projektu) dokonuje ostatecznej diagnozy poprawności działania badanego urządzenia, wykreśla odpowiednie charakterystyki na podstawie tabel z wynikami pomiarów, oblicza parametry urządzenia oraz dokonuje analizy porównawczej otrzymanych wyników z danymi katalogowymi.
4. 1. Charakterystyki i wykresy
W tym punkcie projektu należy przedstawić w sposób graficzny wszystkie wyznaczane charakterystyki badanego urządzenia, które w załącznikach przedstawione są w formie tabelarycznie uporządkowanych wyników z pomiarów.
4. 2. Wyniki obliczeń
Podstawą do wykonania odpowiednich obliczeń są wybrane dane katalogowe badanego urządzenia, wskazania odpowiednich przyrządów pomiarowych oraz wyniki z pomiarów przedstawione w postaci tabelarycznej dołączone do projektu jako załączniki. Wyniki obliczeń stanowią jednocześnie przykład na obliczanie danego parametru.
W celu dokonania obliczenia określonego parametru badanego urządzenia należy zastosować właściwy wzór wynikających z definicji danego parametru.
Obliczenia te powinny nawiązywać do przewidywanych pomiarów wymienionych w punkcie 2 projektu – Założeniach do projektu – pomiary.
Przy wyznaczaniu wartości danego parametru należy postępować wg następującej reguły:
Strona 8 z 8
1. napisanie ogólnego wzoru na wyznaczanie parametru
2. podstawienie do wzoru konkretnych danych z uwzględnieniem jednostek 3. obliczenie wartości danego parametru z podaniem jednostki
4. 3. Porównanie parametrów
W punkcie tym należy porównać parametry obliczone (patrz punkt 4. 2. – Wyniki obliczeń) i bezpośrednio zmierzone za pomocą przyrządów pomiarowych badanego urządzenia z odpowiadającymi im danymi katalogowymi tegoż urządzenia. Najlepszą formą porównania parametrów jest ich zestawienie w tabeli.
Na podstawie tego porównania należy sformułować wnioski dotyczące zgodności lub też braku zgodności sprawdzanych parametrów z danymi zawartymi w dokumentacji technicznej badanego urządzenia. Należy na tej podstawie określić czy urządzenie jest sprawne – czy obliczone wartości parametrów mieszczą się w granicach dopuszczalnych określonych danymi katalogowymi.
4. 4. Wskazania eksploatacyjne
Uwagi dotyczące wskazań eksploatacyjnych powinny uwzględniać wnioski wynikające z porównania parametrów (patrz punkt 4. 3.) oraz nawiązywać do danych znamionowych badanego urządzenia.
Można tu wskazać możliwości wykorzystania badanego urządzenia z uwzględnieniem jego parametrów eksploatacyjnych czy też, w jakich warunkach może być używane to urządzenie.
