" بسمه تعالی"

(2راهنمای دستور کار آزمایشگاه الکترونیک )الف( کلیات و نحوه برگزاری:

آزمایشگاه از هفته اول شروع نیمسال تحص..یلی ت..ا آخ..رین مرحل..ه انج..ام کلی..ه آزمایش..ها ب..دون وقف..ه در-1 ساعات اعالم شده در برنامه آموزشی و ساعات فوق العاده با اعالم قبلی دایر بوده و حض..ور دانش..جویان در این جلسات الزامی است. در آزمایشگاه هیچ غیبتی مج..از نب..وده و هیچ تف..اوتی بین غیبت موج..ه و غ..یر

موجه در اعمال ضوابط وجود ندارد. دانشجویان بایستی قبل از جلس..ه، مب..انی تئ..وری م..دارات م..ورد آزم..ایش را م..رور ک..رده و ب..رای ح..االت-2

مختل..ف در تس..ت عملی ، م..دارات مناس..ب را ط..راحی نم..وده و کتب..ا آن..را ب..ه تائی..د متص..دی آزمایش..گاه برسانند .ضمیمه بودن این پیش گزارش و طراحی تائید شده ش..رط اص..الح گ..زارش ک..ار نه..ائی آزم..ایش

است. دانشجو باید توانائی پاسخ به سواالت نظری آزمایش را براساس طرح ارائه شده داش..ته باش..ند، در غ..یر-3

اینصورت مجاز به انجام آزمایش به روش سعی و خطا و بدون توجه به مبانی نظری مدار نخواهند بود. دانشجویان می بایست در رعایت نکات ایمنی و انضباط کاری نهایت همکاری را مبذول دارند.-4 ش..بیه س..ازی،Workbench یا PSPICEمدارات آزمایش ها را عالوه بر تحیل دستی و پارامتری با نرم افزار -5

آنالیز و گزارش نمائید. ،خطوط وسط افقيVCC ،خط پائين پائين افقي -VCCدر بردبرد: خط باال باال افقي +-6

، پايه هاي ترانزيستور هميشه در رديف افقي همتراز كاشته شوند و از كجGNDهردو كردن پايه ها پرهيز شود. قبل از هر تستي نقاط كار و اينكه مدار در حالت فعال است

را با ولتمتر كنترل كنيد.

ب( نحوه ارزیابی:رد.

حداکثرموضوع ارزیابینمره

توضیحات

تهیه پیش گزارش و طراحی صحیح1 آنالیزPSPICE آزمایش باید با 4* حداقل

و ضمیمه گزارش باشد.

مشترک برای گروه نمره2

2

گزارش کار کامل شامل تئوری، نتایج تست و تحلیل صحیح نتایج و مقایسه با

صفحه با خط خوانا و6 تا 3آنالیز تئوری رسم دقیق منحنی ها

4.5 نمره

نمره – مشترک برای گروه،1هر آزمایش روز بعد از اتمام، در صورت تمایل10حداکثر مهلت ارائه

می تواند گزارشات انفرادی و یک در میان نوشته شود.

پاسخ گوئی به سواالت شفاهی و3ارزیابی از نظم و رعایت تذکرات فنی

از تئوری و پیشامد های فنی حین آزمایش سوال می شود نمره2 – وجود اشکاالت تکراری در بستن مدار و عدم رعایت

تذکرات فنی جلسات قبل به منزله بی توجهی می باشد.

تا منهای0 رعایت مقررات عمومی آزمایشگاه42

با نظر تکنسین آزمایشگاه اعمال می شود

منهایتاخیر در ورود به جلسه50.5

دقیقه5 بیش از

غیبت در جلسه، )غیبت بیش از حد مجاز6به آموزش گزارش می شود(

تا1منهای 3منهاینمره

غیر قابل تغییر هست. در هر صورت آزمایش مانده بایدانجام شود.

امتحان پایانی7 شامل قسمت تئوری، طراحی و تست

عملی و تحلیل نتایج است. 10.5

نمره

فقط درصورت انجام موفق همه آزمایش ها اخذ می شود. آزمایش پایانی باید به جواب عملی برسد تا نمره غیر صفر

لحاظ شود. مدارات امتحان پایانی دقیقا از مداراتدستورکار بوده و می تواند بارها تمرین شود.

پروژه ساخت و تست عملی یکی از8 آزمایش ها یا مدار اصالح شده آن یا

مداری برای توسعه آزمایشگاه

نمره3 )غیر قابلجایگزین(

در این پروژه که باید قبل از پایان ترم تحویل و تست گردد. یکی از مدارات مطلوب با هماهنگی

استاد آزمایشگاه انتخاب، بهینه سازی، شبیه سازی، طراحی پی سی بی با آلتیوم، سفارش مدار چاپی،

الی15ساخت، تست و همراه با گزارش مراحل در صفحه تحویل آزمایشگاه شده و موارد منتخب20

مورد تشویق و در محل هم نصب خواهد شد. ج( زمانبندی: هر آزمایش که به پیوست آورده می شوند برای یک جلسه کامل طراحی شده است. در صورت

تاخیر می بایست تا حد امکان در جلسات فوق العاده ، کامل شود. 1

Vcc = ?

زمین

vs

Rs=50 مدار مناسب

؟؟؟

آزمایش شماره یک: یادآوری، آشنائی و شروع به کار*( مدار الزم برای مشخصات زیر را طراحی نمائید: 1

Avs=10(+-%5) , M.S.O > 3volt, Ri>15k, FL<100Hz

با حد اقل قطعات و حداقل مقبول ولتاژ منبع تغذیه- پایدار نسبت به تغییرات بتا

استفاده نمائید. 150 با بتای فرضی و تقریبی BC107 - از ترانزیستور پیوندی2

- مدار را طراحی و سپس طرح خود را آنالیز نموده مقادیر تئوری بایاس و خواسته های مسئله را کنترل3نمائید.

.PSPICE- مدار طراحی شده را با 4 نمائید آنالیز

- مدار را بر روی برد برد بسته و آزمایش نمائید. 5

مقادیر تئوری، شبیه سازی و عملی:

ICQ, VCEQ, VBEQ, IB, M.S.O, Avi, Avs, Ai, FL, FH را باهم مقایسه و هرگونه اختالف را توضیح دهید. توجه فرمائید در صورت طراحی و اندازه گیری صحیح

در صد باشد. در غیر اینصورت علت را ریشه یابی کنید و از استاد10اختالف تئوری و عملی بایستی کمتر از مربوطه کمک بگیرید.

.*****************************************.

* این آزمایش برای آشنائی دانشجو با آزمایشگاه و بویژه نحوه اندازه گیری پارامتر های بایاس، حداکثر نوسان خروجی و ورودی، گین جریان و ولتاژ، مقاومت ورودی و خروجی، فرکانس نوسانات ناخواسته،

فرکانس قطع پائین و باال و تمرین طراحی مدارات پایدار و مستقل از پارامتر های ترانزیستور منظور شدهاست.

های موجود در آزمایشگاهJFET یا MOS- به انتخاب دانشجو * در صورت امکان مدار خواسته شده را با 5طراحی و آزمایش کنید. شرایط حاکم را با قسمت قبل مقایسه و بحث نمائید.

2

RL=22k

2آزمايش FETترانزیستور اثر میدان

( مقدمه: 1-2 ی.ک عنص.ر نیم.ه ه.ادی اس.ت ک.ه ترکی.بی از ان.دازه کوچ.ک و تلف.ات کمFETترانزیستور اثر می.دان وج..ودFET و امپدانس ورودی زیاد المپ خالء می باشد. دو ن..وع مت..داول BJTترانزیستور دو قطبی

دارد.

(JunctionField Effect Transis tor) :JFET

(MetalOxid Semiconductor FET ) :MOSFET

MOS و عناصر JFETدر ترانزیستور های دو قطبی عامل کنترل جریان) جریان بیس( می باشداما در یا جریان نشتیpnجریان ورودی ناچیزی دارند که در حقیقت همان جریان نشتی بایس مخالف اتصال

عایق می باشد, عامل کنترل یک میدان می باشد که توسط ولتاژ ورودی تولید می شود به این دلیلJFET و عناصر MOS.ترانزیستور اثر میدان نامیده می شوند

2-2 )JFET

JFETترانزیستور یک قطبی است که برای عمل فقط به حاملهای اکثریت احتیاج دارد و شناخت آن بسیار ساده تر می باشد.BJTنسبت به ترانزیستور

JFET( نواحی کار در ترانزیستور های 1-2-2

(Drain) و س..ر ب..االیی(Source) را نشان می دهد. سر پ..ایینJFET( قسمتی از بایاس 2-1شکل)الف- کانال نامیده می شود.(Drain) و (Source)نامند. قسمتی از نیمه هادی بین

می باش..د حامله..ای اک..ثریت الکترونه..ای بان..دn( بدین کانال ک..ه م..اده ای از ن..وع 2-1در شکل )الف-Vهدایت هستند. در اثر اتصال ولتاژ DDو مقاومت کانال جریانی در کانال ایجاد می شود. با قرار دادن

کانال هدایت ترانزیستور بدست می آوریم ک..ه ه..ر ی..کn−JFET در جانبهای مسیر مذکور Pدو ناحیه اتصال ده..د عنص..رJFET نامند. در صورتیکه سازنده دو پایه جداگانه به (Gate) را دروازه Pاز نواحی

می باش..د.Mixer گویند و کاربرد آن عمدتا در مخلوط کنن..ده ه..ا (dual−gate) دو دروازه ای JFETرا (2-1)شکل ب

های آن از داخل اتصال یافت..ه ان..د. ی..ک(gate) است که ¿ یک دروازه ای )JFET اما بحث ما بر روی JFETیک دروازه ای (single−gate) ( نشان داده شده است.2-1 در شکل )ج

3

توجه:

بررسی به آزمایش این . JFETدر اغلب مفاهیم لکن پردازیم میدر موجود قطعات با متناسب و الزم هماهنگی با و بوده مشترک

شماره آزمایش در شده ذکر کننده تقویت مدارات با 3و 2آزمایشگاه،( ماسفت های ترانزیستور از .MOSFETاستفاده شد( خواهد تکرار نیز

JFETقسمتی از الف( یک دروازه ایJFET دو دروازه ای ج( JFETب(

(2-1شکل )

JFET (Biasing: گرایش دادن یا بایاس کردن ترانزیستور 2-2-2 JFET )

کان..ال را نش..ان می ده..د. بین گیت وn نوع JFET( پالریته های عادی گرایش داده یک 2-2شکل)الف سورس ولتاژ منفی اعمال می گردد و گیت را بایس معکوس می نماید. هنگامیکه گیت بطور معکوس

ج..اری می ش..ود ک..ه ب..ا تق..ریب, ص..فر اس..ت.(G)گرایش یابد فقط جریان نشتی ناچیزی در پایه گیت pn اط..راف ه..ر اتص..ال (deplation−layers)همانطور که قبال ذکر شد نام اثر میدان از الیه های تخلیه

ب..ه درین(S)( این الیه های تخلیه را نشان می دهد. جریان از س..ورس2-2ناشی شده است. شکل)ب (D)باید از کانال باریک بین الیه های تخلیه عبور نماید, اندازه این الیه های تخلیه عرض کان..ال ه..دایت

منفی تر گردد کانال هدایت باریکتر می شود. زیرا که الیه ه..ای(G)را معین می کند هر چه ولتاژ گیت و درین(S)تخلیه عریض تر و به یکدیگر نزدیکتر می گردند, بعبارت دیگر ولتاژ گیت جریان بین سورس

(D)کنترل می کند و بازاء ولتاژ گیت منفی ت..ر جری..ان کوچک..تر را می گردد.

)ب( )الف(

(2-2شکل)

BJT) و ترانزیستور JFETاختالف بین بایاس معکوس می گردد در صورتیکه(G) این است که گیت ( مثل یک عنصرJFETبیس بطور مستقیم بایس می شود. این اختالف مهم بدین معنی است که

کنترل ولتاژ عمل می نماید, بطور ایده آل ولتاژ ورودی جریان خروجی را کنترل می کند در صورتیکه در ترانزیستور جریان ورودی جریان خروجی را کنترل می نماید. بطور خالصه می توان گفت که

و ترانزیستور های دو قطبی مقاومت آنها است, مقاومت ورودیJFETاولین اختالف بزرگ بین JFETبطور ایده آل تقریبا بی نهایت می باشد و با تقریب چند مگا اهم است که بستگی به نوع و

JFET دارد. بنابراین در کاربردهایی که مقاومت ورودی زیاد نیاز است می توان از JFETویژگی استفاده نمود.

JFET روی جریان خروجی کم است بعبارت دیگر یک JFETدر مقابل مقاومت ورودی زیاد کنترل 0.1نسبت به ترانزیستور در مقابل تغییرات ولتاژ ورودی حساسیت کمتری دارد, تقریبا تغییر ورودی

4

را ایجاد می نماید. اما در ترانزیستور یک تغییر10mA تغییرات جریان خروجی کمتر از JFETولت در 0.1V 10 ورودی بسادگی جریان خروجی را بیشتر ازmAتغییر می دهد, این بدین معنی است که بهره از ترانزیستور کمتر است.JFETولتاژ

: نماد مداری3-2-2 را نشان می دهد. خط قائم نازک مشخص کننده کانال می باشدJFET( نماد یک 2-3شکل )الف

سورس و درین وصل به آن هستند همچنین فلش مشخص کننده گیت است. جهت فلش بطرف مادهn ( نشان دهنده یک 2-3 می باشد بدین لحاظ شکل )الفJFET از نوع n.کانال می باشد

ها سورس و درین قابل تعویض می باشند و می توانیم یکی بجای دیگری بکار ببریم وJFETدر اکثر در نتیجه نماد آن متقارن می باشد و گیت در مرکز کانال قرار می گیرد. ضمنا می توانیم نماد غیر

(2-3متقارن داشته باشیم که گیت نزدیک سورس قرار می گیرد.شکل)ب

و نماد مداری آن را نشان می دهد.p از نوع کانال JFET( 2-4شکل)

JFET کانالp مکمل JFET کانال n.می باشد

ب(نامتقارن الف(متقارن

(2-3( شکل) 2-4شکل )

JFET: منحنی مشخصه های 3-2

با ولتاژهای بایس عادی )نرمال( را نشان می دهد, که جریان بطورJFET( یک 2-5شکل)الف در کانال جاری می گردد.(S) به (D)قراردادی از

V) :ولتاژ 1-3-2 P)PinchOff

همانطور که ذکر گردید برای عمل عادی گیت بطور معکوس بایس می گردد, ضمنا حالت ویژه اینV( 2-5است که ولتاژ گیت مساوی صفر شود. بعبارت دیگر می توانیم مطابق شکل )ب GSرا به

نامیده می شود.(shorted−gate)صفر کاهش دهیم که این حالت خاص وضعیت گیت اتصال کوتاه

V را بر حسب ولتاژ درین برای ID( منحنی جریان درین 2-5شکل)ج GS=0نشان می دهد. مشابه منحنی کلکتور ترانزیستور جریان درین اول بسرعت افزایش می یابد سپس ثابت می شود, در ناحیه

Vبین P و V DS(Max V تقریبا ثابت است همچنانکه ولتاژ ID جریان درین ( DSافزایش می یابد شکست در JFET بوجود می آید. ناحیه فعال JFETمشابه یک ترانزیستور قسمت تقریبا افقی منحنی است, که

در این ناحیه مانند منبع جریان عمل می نماید می توانیم این رنج عمل را بصورت زیر نشان دهیم.

(1-2 )V P<V DS<V DS (Max )

عبارتست از (PinchOff )ولتاژVمقدار ولتاژ DSجریان درین که

5

ID ضرورتا ثابت می شود)با V GS=0 موقعیکه ولتاژ .) V DS مساوی V Pمی شود کانال باریک شده و ( نشان داده شده است مسیر2-5الیه های تخلیه تقریبا بهم می رسند. همانطور که در شکل )د

Vکوچک بین الیه ای تخلیه جریان را محدود می نمایند, بنابراین با افزایش ولتاژ DSفقط یک افزایش در ناحیه فعال می باشد.ID بوجود می آید. این علت ثابت ماندن تقریبی جریان IDجرئی در جریان

)ب( )الف(

)ج( )د(

، ب(VGS=Vp( مدار مربوط به اندازه گیری الف( ولتاژ انسداد2-5شکل)VGS=0, ID=IDSS ، ج ود( منحنی خروجی برای ID=IDSSجریان

ID در حالت گیت اتصال کوتاه Drain: جریان 2-3-2 SS

ID SS عبارت از جریان Drain جزیان کانال در حالتیکه گیت اتصال کوتاه می باشد( کاتالوگهای( ID SS Vرا برای بعضی از ولتاژهای DS بین V P و ولتاژ شکست معین می کند.زمانیکه ID SSتحت شرایط

V GS=0 اندازه گیری شود آن ماکزیمم جریان ID است که می توانیم در تحت شرایط عادی از JFET ID کمتر از IDبگیریم. بازاء ولتاژهای دیگر گیت که منفی می باشند جریان SS.می باشد

V: ولتاژ قطع گیت 3-3-2 GS (off )

منحنی های درین شبیه منحنیهای کلکتور ترانزیستور می باشند. برای نمونه منحنی های درین یکJFET( نشان داده شده است, باالترین منحنی بازاء 2-6 در شکل )V GS=0 می باشد. ولتاژ V P تقریبا

4 V ولت است. بنابراین ناحیه فعال برای این 30 می باشد و ولتاژ شکست آن JFET :برابر است با

4 v<V DS<30v

IDهمانطور که مشاهده می شود SS=10mA برای V DS=15v.است

Vولتاژ منفی گیت منحنی های دیگر درین را بوجود می آورد بطوریکه بازاء GS=−1v جریان IDبه 5.62mA می رسد و بازاء V GS=−2v جریان ID 2.5 به مقدارmAکاهش می یابد و همینطور ادامه می

Vیابد. پایین ترین منحنی دارای ویژگی خاصی است بازاء GS=−4 v جریان IDتقریبا صفر است. این V می نامند وبا نماد (Gate−Source)ولتاژ را ولتاژ قطع GS (off نشان می دهند.(

Vدر GS=V GS(off تقریبا صفر می شود.ID الیه های تخلیه بهم نزدیک می گردند و جریان (

Vهمانطور که قبال متذکر شدیم P مقدار ولتاژ درین است که pinchoffجریان برای حالت گیت اتصال کوتاه بوجود می آید بنابراین

6

(2-2 )V P=|V GS (off )|

Vکاتالوگها معموال P را نشان نمی دهند بلکه V GS (off V را نشان می دهند که مساوی ( P.می باشد V( که رنج 2-1بنابراین با توجه به رابطه ) DS را نشان می دهد می توانیم رنج عادی V GSرا نیز Vمشخص نمائیم, تا زمانیکه GS=0گیت اتصال کوتاه( منحنی درین باالترین منحنی است و هنگامیکه(

V GS=V GS(off باشد پایین ترین منحنی ایجاد می گردد.(

در نتیجه

V( 2-3)الف GS (off )<V GS<0

Vوفتیکه GS در این رنج تغییر نماید ID.باید در فاصله زیر تغییر کنند

7

>0( 2-3)ب I D< IDSS

(2-7شكل )(2-6شکل )

JFET : پارامتر های 4-2

TransConductance)منحنی هدایت انتقالی رابطه جریان خروجی بر حسب ولتاژ ورودی را نشان می(V بر حسب ICدهد. در ترانزیستور منحنی هدایت انتقالی تغییرات BE است, در JFET منحنی IDبر

Vحسب GS می باشد. برای مثال با خواندن مقادیر ID و V GS( می توانیم منحنی هدایت2-6 در شکل ) Vانتقالی را بازای DS( منحنی هدایت انتقالی 2-7 ثابت رسم نمائیم. شکل )JFET.را نشان می دهد

)این منحنی قسمتی از یک منحنی سهمی parabolic)می باشد که بوسیله رابطه زیر می تواند نشان داده شود.

(4-2 )ID=ID SS[1−V GS

V GS ( off ) ]2

(1+λV DS )

- هدايت انتقالي1-4-2 هدایت انتقالی نامیده می شود و بصورت زیر تعریف می گردد.gmمقدار

(5-2 )gm=Δ IDΔV GS

|V DS=cte

بنابراین هدایت انتقالی مساوی است با تغییرات جریان درین تقسیم بر تغییرات ولتاژ گیت متناظر آنVبه ازای DS ثابت در کاتالوگها برای JFETمعموال مقدار gm در V GS=0 مشخص می گردد که با gm0

عبارتست از: gm0 و gmنشان داده می شود. و رابطه بین

(6-2 )gm=gm0[1− V GS

V GS (off ) ] gm نیز بصورت gfs هدایت انتقالی موافق( یا( γfs (trans admittance forward).نشان داده می شود

ID و gm0با محاسبه می توان نشان داد که رابطه زیر بین SS و V GS (off صادق است.(

(7-2 )V GS ( off )=2 IDSSgm0

8

rd( rds) درین ac : مقاومت 2-4-2 درین- سورس می باشد بصورت زیر تعریف می شود.ac مقاومت rdمقاومت

(8-2 )rd=rds=ΔV DS

Δ ID |VGS=cte

Vبازاء DS های بیشتر از V P تغییرات ID برای تغییرات V DSکوچک است زیرا که منحنی تقریبا افقی 10k مقادیر زیادی دارد و بطور نمونه از rdاست بنابراین Ω 1 تاMΩ.تغییر می کند

rd (rds) در کاتلوگها نشان داده نمی شود و بجای آن معموال gos رسانایی خروجی( یا( γosادمیتانس( خروجی( نشان داده می شود.

=rd: بازاء فرکانس کم 9-21γ os

=rd یا 1gos

3-4-2 : (drain−source−on−state resistane) rds (on)

V مثل یک منبع جریان می کند اما در ناحیه اشباع)ولتاژ درین کمتر از JFETدر ناحیه فعال, Pنیز مثل ) یک مقاومت عمل می نماید, زیرا که در ناحیه اشباع تغییرات ولتاژ درین متناسب با تغییرات جریان

)درین I ¿¿D)¿ می باشد. بدین علت ناحیه اشباع JFETغالبا ناحیه اهمی نامیده می شود.مقاومت JFET.که در ناحیه اهمی عمل می کند بصورت زیر تعریف می شود

(10-2 )rds (on)=ΔV DS

ΔI D

μ: ضریب تقویت 4-4-2

بفرم زیر تعریف می شود.JFET برای μضریب تقویت

(11-2 )μ=−ΔV DS

ΔV GS|I D=cte

بازاء جریان درین(Gate−Source) به تغییرات ولتاژ (Drain−Source)که عبارتست از تغییرات ولتاژ عبارتست از:JFETثابت رابطه بین پارامترهای

(12-2 )μ=gm .r d

مراحل انجام آزمایش مورد آزمایش را با استفاده از مولتی متر تعیین کنید.JFET: نوع و پایه های 1-2

راJFET چقدر است؟ این مقاومت کدامیک از پارامتر های Sourceو Drain مقاومت بین – 1سوال مشخص می کند؟

*تذکر: برای اندازه گیری مقاومت بین درین و سورس در صورت لزوم گیت و سورس را اتصالکوتاه نمایید.

9

V را برای حداکثر تا FET : منحنی مشخصه 2-2 sweep=20 v و V GS 0.5 هادی با Vstepدر حالت (

Ext ,Bias( رسم نمائید. مقیاس محور افق و قائم را مناسب اختیار نمایید. حدودا )منحنی نگار X=5 v

cm و Y=10 mAcm.)

V: با استفاده از منحنی مشخصه فوق یک نقطه کار مناسب )3-2 GS و ID و V DSبرای ) FETتعیین (ID= (0.5-0.75)IDSS؟ )پیشنهاد: کنید

μ=gm را بدست آورده و صحت رابطه و rd (rds) و gmدر این نقطه کار مقادیر .r d.را تحقیق نمایید V را برای IDSSهمچنین مقدار DS=10v.تعیین کنید

V یک منحنی نزدیک به منحنی مشخصه ای که *تذکر: برای اندازه گیری GSآن بعنوان نقطه کار انتخاب می کنید بوسیله منحنی نگار رسم کنید.

Ext: به )4-2 ,Bias( منحنی نگار )curre tracerاز خارج ولتاژ اعمال نموده و در حالی که ) V sweep=20 v

cm 5 با مقیاس محور قائم مناسب و مقیاس محور افق مثال v

cm است V Pرا برای این ترانزیستور بدست آورید.

V: به ازاء 5-2 DS=10v با اعمال ولتاژ به Ext ,Bias : منحنی نگار جدول زیر را کامل کنید.) تذکر IDرا اضافه نمایید.( IDSS تا 5mAبا پله های

* تذکر:

1)V sweep.را به مقدار مناسب اختیار نمایید

می توانید بجای استفاده از منحنی نگار با مدار مناسب دیگری هم مقادیر جدول را اندازه گیری(2نمائید؟

≈1.2

0ID/IDSS mA

0.5−V GS vVDS=5 v

0ID/IDSS mA−V GS=VP/2

VDS

ID/IDSS mA0.5−V GS v=0

VDS

V بر حسب ID: منحنی تغییرات 6-2 GS ، ID بر حسب V DS.را رسم نمایید

Vبر حسب gm را معین می کند؟ FET- شیب این منحنی ها چه پارامتری از 2سوال GSرا رسم نمایید

10

7-2 :gm0 2 را از روی منحنی بدست آورده و با مقدار IDSSV P

مقایسه نمایید.

برقرار می باشد؟ ID- رابطه شاکلی در این مدار به ازای چه مقدار 3سوال

؟ايد تعيين و با آزمايشهاي قبل مقايسه كنيدگيري كرده را از روي منحني كه اندازهIDSS و VP- 4سوال

FETمشخصه خروجي -.. 5سوال (ID-VDS)راهنم..ائی:يابي و پيوسته بدست آورید؟ را به دو طريق نقطه( را بين صفر تا یک س..قف ولت..اژی وV فانكشن ولتاژ Dc-offsetروش پیوسته اینگونه است که توسط

را ب..ر روي اسيلوس.كوپ مش..اهده كني..د،FETبا یک فرک.انس خاص..ی تنظيم كني..د. مشخص..ه خ..روجي سپس منحني حاصل را نسبت به افق قرينه كرده و رسم كنيد.(

- جدول فوق الذکر را برای یک نوع ماسفت موجود در آزمایشگاه اندازه گیری و تکمیل6سوال نمائید؟ تفاوت ها و تشابه های مهم دو نوع ترانزیستور مذکور را بیان نمائید؟

2ضمیمه آزمایش

ترتیب پایه های

ترتیب پایه های

5-2مدار های پیشنهادی برای تکمیل جدول بخش

11

الفب

3آزمایش (JFETبررسی تقویت کننده ترانزیستور اثر میدان )

12

مربوط بهIDSS و VP پارامترهای مربوطه را که عبارتند از JFETتوجه : قبل از کار کردن باهر را بدست آورید. JFETآن

- مقدمه :1-3 م..ورد بررس..ی ق..رار می دهیم و س..پس ب..ه بررس..یJFETدراین آزمایش ابتدا روشهای بایاس کردن

عم..دتا درJFETاز می پردازیم در نهایت کاربرد این عنصر ر مختصرا توضیح خواهیم داد. acعمل آن از لحاظ شود.سه مورد استفاده مي

الف( به عنوان منبع جريان و مرجع ولتاژ ثابت

ب(به عنوان تقويت كننده آنالوگ

ج( به عنوان سوئيچ و مقاومت كنترل شده با ولتاژJFET. را به دو فرم می توان بایاس نمود

( Self−Bias- خود گرایشی )1

نیز روشهای خاص وجود دارد که از بحث ما خارجMOS- بایاس منبع جریان ، جهت بایاس کردن 2است .

(Self−Bias)-روش بایاس کردن خود گرایشی 2-3 میJFET( بایاس خود گرایشی را نشان می دهد که معمولترین روش بایاس کردن یک 3-1شکل )الف

V( Drain−Source عبور می کند و ولتاژ )RS و RD از IDباشد .جریان DS: عبارتست از

(1-3 )V DS=V DD−ID (RD+RS)

V برابر است با : RSولتاژ مقاومت S=ID RS( زیرا که جریان گیت IGخیلی جزئی و قابل صرفنظر است ، و ) V تقریبا صفر است )dcولتاژ گیت در حالت GS≈0)( بنابراین اختالف پتانسیل بین گیت و منبع V GSبرابر است )

با :

(2-3 )V GS=V G−V S=0−V S=−ID RS

V تولید کننده ولتاژ بایاس RSاین رابطه بیانگر اینست که ولتاژ دو سر GSمی باشد ، و منبع ولتاژ خارجی جهت بایاس کردن گیت الزم نیست . و این روش مداری بعنوان خود گرایشی شناخته می شود .

مدار شکل )الفJFET دو برابر جانشین gm0 با JFETخود گرایشی نقطه کار را بر علیه تغییرات پارامترهای V ولتاژ RS از ID( منائیم . در نتیجه جریان منائیم . در نتیجه جریان 1-3 GSمنفی تر می گردد .در نتیجه اضافه

را به مقدار قابل مالحظه ای کاهش می دهد .ID جریان

(الف) (ب) 13

(3-1شکل )

=IDQ طوری بایاس شود که FETدر بسیاری از مواقع الزم است I DSS2

باشد.برای دست یافتن به این وضعی

( کمک می گیرند .TransConductancecurveاز منحنی هدایت انتقالی )

V( نقطه کاری برای مدار روی منحنی مشخص شده ، ولتاژ گیت 3-1در شکل )ب GS≈14V GS(off در نظر(

(3-2 می شود . با جانشین کردن این مقادیر در رابطه )IDSS برابر نصف IDگرفته شده است. نتیجتا جریان چنین حاصل می شود .

(3-3 )RS=−V GS(off )

2 I DSS

=gm0که با توجه به رابطه −2 IDSSV GS(off )

نتیجه می شود .

≈RS( )نقطه وسط بایاس( 4-3)1gm0

V بسادگی می توان نقطه وسط بایاس را پیدا کرده و ولتاژهای IDSS و gm0بنابراین با داشتن GS و V DSرا مشخص نمود .

برای نقطه کارRS باشند مقدارIDSS=5mA وgm0=5000µ( 3-1 مثال : فرض کنید در مدار شکل )الف Vوسط بایاس چقدر است ؟ ولتاژهای GS و V DS را پیدا کنید در صورتیکه RG=10MΩ و RD=5 KΩو

V DD=30V . باشند

≈RSحل : 1gm0

= 15000×10−6 =200Ω

میلی آمپر می شود ، بنابراین5/2 و حدود IDSS تقریبا برابر نصف RS=200Ω، IDبا انتخاب

V GS=−2.5×10−3×200=−0.5V

V DS=30−2.5×10−3 (500+200 )=1V

gm0( که رابطه بین 3-2از منحنی شکل ) RS و IDI SS

راJFET زا نشان می دهد می توان نقطه کار تقویت کننده

بسادگی بدست آورد .

14

(3-2شکل )

- بایاس کردن با منبع جریان 3-3 در مقابل تغییراتIDروش بایاس کردن به کمک منبع جریان بهترین روش است برای پایدار کردن جریان

این روش دو نوع می باشد :JFETپارامترهای

( با یک منبع تغذیه2با دو منبع تغذیه (1

( مانند یکBJT( این روش بایاس کردن را نشان می دهد .در هر دو مدار ترانزیستور )3-3مدارهای شکل )>IC می باشد و شرط استفاده از آنها اینست که IC برابرIDمنبع جریان ثابت عمل می کند و جریان I DSS

Vباشد.تا GS . منفی گردد

)الف( با )ب( با یک منبع تغذیه دو منبع تغذیه

(3-3شکل )

(5-3 )ID=IC ≈ IE=V EE

RE

(6-3 )V D=V DD−I DRD

V( 3-6در رابطه ) D ( می توان نوشت .3-3 ولتاژ درین نسبت به زمین می باشد.در مورد مدار کل )ب

V B≈R2V DD

R1+R2 V E=V B−V BE I E=

V E

RE

(7-3 )V D=V DD−I DRD

V به بیس ترانزیستور اتصال باید تا دیود کلکتور بیس را در گرایش معکوس قرار دهد ، وRGدر این مدار باید D ( بدست می آید نسبت به زمین مدار می باشد .در هر دو مدار می توان نوشت که :3-7که از رابطه )

15

(8-3 )V DS=V D−V S

شرط الزم برای منبع جریان اینست که ترانزیستور در ناحیه فعال عمل نماید و به اشباع نرود.

:FETبررسی تقویت کننده

FETرا به سه آرایش در مدارها می توان بعنوان تقویت کننده استفاده نمود که به بررسی عمل آنها از لحاظ ac. می پردازیم

(CommonSource : تقویت کننده سورس مشترک )4-3C( مدار کامل یک تقویت کننده )3-4شکل )الف . S ( را از لحاظ سیگنالهای کوچک نشان می دهد در این مدار.

Cgs خازن بین گیت و سورس و r gs مقاومت ac بین گیت و سورس می باشد و از جانب خروجی نیز Cds و rds بین درین و سورس می باشند .acخازن و مقاومت

: مدل مداری فرکانس پائین تقویت کننده سورس مشترک1-4-3 بقدر کافی بزرگ است که می توان آنها را بازXCدر فرکانسهای پائین بدلیل کوچک بودن خازنهای اتصاالت r( در می آید و با توجه به اینکه 3-4شده فرض نمود .در نتیجه مدار معادل به فرم شکل )ب gsمقاومت

10 بزرگ می باشد و از rds خیلی زیاد و حدود چند صد مگااهم می باشد و همچنین FETورودی KΩو حتی 100KΩ تجاوز می نماید میتوان آنها ا باز شده انگاشت مدار معادل acایده آل سورس مشترک مطابق شکل

( ولتاژ ورودی دو سر مقاومت بی نهایت ورودی ظاهر3-4(می شود . در مدار معادل ایده آل شکل )ج 3-4)ج می گردد و درین مانند یک منبع جریان با مقدار زیر عمل می نماید .

id=gmvGS( )ایده آل( 9-3)

)الف(

)ب( )ج(

معادل ( مدار3-4شکل )(csتقویت کننده سورس مشترک )

AV : بهره ولتاژ 2-4-3 اتصال کوتاه باش..ند و من..ابعbypass فرض می کنیم که خازنهای کوپالژ و FET تقویت کننده acدر نتیجه تحلیل

dc را اتصال کوتاه می کنیم در نتیجه تق.ویت کنن.ده از لح.اظ ac ( در می آی.د . ک..ه ب.ا3-5مانن.د ش.کل )ال.ف ( ایجاد می گردد . که در این مدار با اعمال نیم س..یکل3-5 شکل )ب ac ، FETجایگزینی مدار معادل ایده آل

حاصل و در خروجی نیم سیکل منفی ولتاژ تولید می گردد و عبارت دیگر در م..دار iDمثبت ولتاز ورودی جریان ( داریم .3-5شکل )ب

16

vout=iD rD=gmv¿rD

vout

v¿=gm rD

cبنابراین بهره ولتاژ تقویت کننده ) . s ( عبارتست از :.

(10-3 )Av=gm rD

تق..ویت کنن..ده بف..رمac وجود نداشته باش در این صورت مدار مع..ادل RS مقاومت bypassدر صورتیکه خازن ( می باشد . در این حالت مدار با فیدبک عمل می کند و بهره ولتاژ آن از رابطه زی..ر بدس..ت می3-5شکل )ج

آید .

(11-3 )AV=gm rD

1+gmr s

cبنابراین بطور کلی در یک تقویت کننده . s r با . s=0 مقاومت داخلی درین rds ب.ا مق.اومت rDم.وازی اس.ت و بهره ولتاژ با دقت بیشتر از رابطه زیر بدست می آید .

(12-3 )AV=gm(rDװ rS)

17

)ج( )ب( )الف(

( تقویت کننده سورس مشترک3-5شکل )

(SourceFollower( یا )CD- تقویت کننده درین مشترک )5-3 ( را نشان می دهد که مشابه امیتر فالور عمل می نماید. بهره ولتاژSourceFollower( تقویت کننده )3-6شکل )

( بدست می آید .3-13آن از رابطه )

(13-3 )AV=gm rs

1+gmr s

gmاگر rs خیلی بزرگتر از یک باشد در این صورت AV را نیز تقویت(SourceFollower می گردد. تقویت کننده )1≈ کننده درین مشترک می گویند این تقویت کننده دارای مقاومت ورودی زیاد است و غالبا در طبقه ورودی

دستگاه های اندازه گیری مانند ولتمتر و اسیلسکوپ قرار می گیرد .

(3-6شکل )

C- تقویت کننده گیت مشترک )6-3 .G .) یک تقویت کننده گیت مشترک را نشان می دهد . ولتاژ خروجی در آن عبارتستac( مدار معادل 3-7شکل )

از :

vout=iD rD=gm vgs rD

v¿=vgsولتاژ ورودی برابر است با :

بنابراین بهره ولتاژ آن برابر است با :

(14-3 )AV=gm rD

امپدانس ورودی : تقویت کننده گیت مشترک دارای امپدانس ورودی کم می باشد که مقدار آن عبارتستاز :

Z¿=V ¿

i¿=v gs

iD=

vgsgmv gs

18

کننده گیت مشترک ( تقویت3-7شکل )

=¿Z( 3-15بنابراین : )1gm

را بطور خالصه نشان می دهد .JFET( مشخصات تقویت کننده 3-1جدول )

FET- کاربردهای 2-3 را با توجه به خواصش و برتری آن نسبت به ترانزیستور نام می بریم .FETدر این قسمت کاربردهای

( با توجه به امپدانس ورودی خیلی زیاد و امپدانسSourceFollowerتقویت کننده بافر : از تقویت کننده )-1خروجی خیلی کم استفاده می شود که یک طبقه را نسبت به طبقه دیگر ایزوله می نماید .

(AGC- کنترل اتوماتیک بهره )2( LNAتقویت کننده با نویز کم )-2

C( : که یک تقویت کننده )Cascodeتقویت کننده )-3 . S C( تقویت کننده ). .G ( را راه اندازی می کند ..Cبه عبارت دیگر یک تقویت کننده دو طبقه که طبقه اول ) . S C( و طبقه دوم ). .G ( است ..

Chapper 5 -VVR( VoltageVariableآنالوگ سوئیچ-4 Resistor )6-Mixer 7 اسیالتور -

19

CGCDCS

مدار

*gm RD

1+gmRS

gm RS

1+gmRS

*−gm RD

1+gmRS

بهره ولتاژ

بهره جریانبی نهایتبی نهایتواحد

RS+1gm

RGRGمقاومت ورودی

RDRS

1+gmRS

RDمقاومت خروجی

شده باشد خالصه می شوند .bypass یا RS=0*- در صورتیکه

مراحل انجام آزمایش :V- قبل از جلسه آزمایش، مقادیر )1-3 DSQ و IDQ( را برای مدار شکل )بازا 3-8 )V P و IDSS 2 که در آزمایش

Av>5بدست آوردید محاسبه کنید و سپس مقادیر مقاومتها را متناسب با مشخصات ترانزیستور خود برای (.IDQ=0.5 0.75IDSS طراحی کنید)مقدار جریان را در فاصله انتخاب شود M.S.O> 3 vو

(3-1- مدار تقویت کننده را ببندید، مقادیر نقطه کار را اندازه گرفته و با نتایج محاسبه شده در بند )2-3مقایسه کنید .

یک مدار در تئوری با آنجه که در آزمایش پیدا می کنیم با هم تفاوتDC- آیا احتمال دارد که نقطه کار 1سوالداشته باشند؟ دلیل پاسختان را توضیح دهید؟

راRS*تذکر : نقطه کار ترانزیستور باید در ناحیه فعال ترانزیستور باشد در صورت لزوم می توانید مقاومت تغییر دهید .

20

اندازه گیریKHz5 در فرکانس 00KΩ1=RL , KΩ1=RL و RL=∞- بهره مدار را به ازاء : 3-3نمائید .

رسد؟ در صورت مشاهدهبا افزايش دامنه ورودي آيا دامنه خروجي به حد مطلوب طراحي مي- 2سوال هرگونه هرگونه اعوجاج در خروجي علت را توضيح داده، مدار را اصالح كنيد و نحوه اصالح مدار را

توضيح دهيد.

اندازه گیری نمائید . KΩ1=RL و RL= ∞ به ازاء باال را 3dB- فرکانس 4-3

f- در فرکانس 5-3 H 3 و چند فرکانس دیگر در حوالی فرکانسdB به ازاء باال بهره تقویت کننده را∞=RLو KΩ1=RL. اندازه گیری نموده و منحنی پاسخ فرکانسی را در هر مرحله رسم نمائید

- علت تغییر شکل سیگنال خروجی را در اثر اف..زایش فرک..انس را توض..یح داده و ش..کل م..وج ورودی و3سوالخروجی را بر روی یک کاغذ نیمه لگاریتمی رسم نموده و تغییرات بهره و فاز را بدست آورید؟

( از مدار بعنوان سورس فالور استفاده کنید . برای تبدیل مدار خازنIDQ , VGDQ- بدون تغییر بایاسینگ)6-3 را برداشته و با خازن کوپالژ خروجی را مستقیما به سورس متصل کنید . وخروجی جدیدRD و RSبای پس

RG2 و RG1( را تکرار کنید . در صورت لزوم از دو مقومت 3-3 و 4 و5 بگیرید و مراحل )RSرا از دو سر برای بایاس استفاده کنید.

کننده سورس مشترک ( تقویت3-8شکل ) متناسب با مشخصات مقادیر مقاومتها را

ترانزیستور اصالح کنید

حداكثر دامنه نوسان بدون اعوجاج خروجي چقدر است؟ چرا؟- 4سوال پائین تقویت کننده در چه رنجی است ؟ چرا ؟3db- فرکانس 5سوال

- روشهای مختلفی را که می توان توسط آن مکان قطب غالب مدار را می توان جابجا کرد را توضیح6سوال داده و بطور عملی آن را نشان دهید ؟

- برای باال بردن گین مدار چه روشهایی را پیشنهاد می کنید و مشکالت احتمال که ممکن است در اثر7سوالاین تغییراتتان رخ دهد را توضیح دهید؟

را برای نقطه کار این آزمایش gm بدست آمده است 2- از روی منحنی هدایت انتقالی که در آزمایش7-3بدست آورده بهره مدار را از روش تئوری محاسبه و مقادیر عملی مقایسه نمائید .

4 آزمایش

21

)دیفرانسیلی(تفاضلیتقویت کننده های

مط..ابق ش..كل در دو ح..الت ب..دون منب..ع جری..ان100تقويت كننده ديفرانسيلي با ضريب تقويت ولتاژ تقریبا REE)فقط با , VEE( و با منبع جریان )مطابق شکل( طراحی کنید؟ برای بای..اس بیس زوج دیفرانس..یل می

توانید به دلخواه از کوپالژ با خازن مطابق شکل و یا بدون خازن یعنی حذف خازنها و مقاومت بیس سمت چپ(4-2اقدام کنید. شکل)

C1=C2=25μ F، , Rc=1.2kohm, MSO(diff)>2.5v

اهمي و ي..ك150 از ي..ك پتانس..يومتر Q2 و Q1*تذکر: درصورت لزوم جهت ايجاد تق..ارن بين ترانزيس..تورهاي 25خازن μF. به موازات آن بعد از مرحله طرح مدار استفاده كنيد

(Re=50 or 100 ohmترانزیستورها ) ( جهت ایجاد تقارن بین4-1شکل )

با استفاده از اطالعات داده شده در باال، پارامترهای ذکر شده در زیر را با رسم نیم مدار مناس..ب پی..دا کنی..د و مقادیر بدست آمده از تحلیل تئوری را با آنچه درعمل بدست می آید در دو ح..الت ب..ا منب..ع جری..ان و ب..دون آن

مقایسه کرده و علت تفاوت را اعالم کنید .

( را پیدا کنید؟Ad: بهره دیفرانسیلی مدار)1-4

( را پیدا کنید؟Acm: بهره مد مشترک)2-4

چه کاری باید انجام داد ؟CMRR را بدست آورید و برای افزایش مقدار CMRR- مقدار 1سوال

¿R: مقاومت ورودی و خروجی مدار)3-4 , Routرا پیدا کنید؟ )

- حداکثر مقدار سوئینگ خروجی را بدست آورید؟2سوال

- با چه روشهائی را می توان استفاده کرد تا مقدار سوئینگ خروجی را افزایش داد؟3

در خ..روجی چیس..ت وdc خروجی را پی..دا کنی..د؟ علت بوج..ود آم..دن این مق..دار ولت..اژ offset: مقدار ولتاژ 4-4 اس..ت ک..ه بین دوdcهم.ان مق.دار ولت..اژ offsetچگونه می توان این مقدار را در خروجی ازبین ب.رد؟)منظ.ور از

کلکتور دیفرانسیلی ایجاد می شود(

5-4 :VS را يك سيگنال مثلثي با دامنه mV10 (mV 20=P.P) و با سطح DCصفر و فركانس يك كيلو هرتز، تنظيم

را محاس..بهگ..يري كني..د و ب..ا اس..تفاده از آن را ان..دازه اعمال نمائيد و Q1و به ورودي ايد مقايسه كنيد و دليل اختالف احتمالي را توضيح دهيد؟كنيد. اين نتيجه را با آنچه از تئوري بدست آورده

كند؟ خروجي شروع به غير خطي شدن ميVidبازاء چه مقدار از از دامنه سيگنال ورودي - 3سوال

1اكنون دامنه سيگنال ورودي را طوري تنظيم كنيد كه در فركانس يك كيلو هرتز، دامن..ه خ..روجي براب..ر :.. 6-4 را روي اسيلوس..كوپVO1 هرتز ت..ا ي..ك مگ..ا هرت..ز بت..دريج اف..زايش داده، 100ولت گردد. سپس فركانس را از

مشاهده كنيد و هر نوع تغييرات كمي و كيفي آن را يادداشت كرده، تغييرات بهره م..دار نس..بت ب..ه فرك..انس را

22

- دس..ي3لگاريتمي رسم كنيد. علت تغيير شكل سيگنال خروجي را توضيح دهيد. پهناي باند ثبت و روي كاغذ نيمهبل را بيابيد؟

(4-2شکل )

منبع جريان را چنان اصالح كنيد كه نسبت به حرارت ازR3 و R2 ,R1 با انتخاب مناسب مقاومتهاي : 7-4 ترانزيستورها برابر است.(VBE ديودها با VVپايداري خوبي برخوردار باشد. )فرض كنيد

(: مدار منبع جريان با پایداری حرارتی باال 4-3شكل )

( نش..ان4-4 از بار اكتيو استفاده نمائید.هم..انطوری ک..ه در ش..کل)RC: به جای استفاده از مقاومت 8-4،.. 4-1داده شده است و مراحل را دوباره انجام داده و نتایج بدست آمده را با نتایج قبلی مقایس..ه4-3 و 2-4

نمائید ؟

( را بطور مختصر توضيح دهيد؟4-4- طرز كار مدار شکل )4سوال

نامناسب باشد، سعي كني..د ب..ا ق..رار دادن مق..اومت مناس..ب درVO نقطه DCدر صورتيكه مقدار ولتاژ -.. 5سوالآنرا اصالح كنيد. چگونگي اصالح را بصورت تئوري توضيح دهيد؟( 4-1شکل ) مطابق Q3 و Q4اميتر

23

( مدار دیفرانسیلی با بار فعال4-4شکل )

( قابل استفاده است: Single-Ended فقط بصورت تک پایانه ای )4-4( در نظر بگیرید که مدار شکل 6سوال

الف( معایب آن مدار چیست؟ ب( به چه روشی قابل اصالح است؟

ج( سعی کنید با طراحی و پیاده سازی یک مدار تغییر دهنده سطح بدون کاهش قابل توجه در گین میزان ولتاژ دی-سی خروجی را به صفر برسانید؟ )می توانید از ترکیب ماسفت یا دوقطبی استفاده کنید(؟ مجدادا

مقادیر گین دیفرانسیل و مد مشترک و فرکانس قطع باال را اندازه گیری و گزارش کنید؟

د( ساختار فوق می تواند بصورت ساختار دیفرانسیل دوبل هم اصالح گردد تا خروجی دیفرانسیل داشتهباشد. مراتب را طراحی کنید )آزمایش این قسمت اختیاری است(؟

-1توجه: در مدارات ديفرانسيل براي اينكه آزمايش سريع تر انجام شود مي توانيد به ترتيب زير عمل كنيد: PNP- ابتدا بجاي ترانزيستور هاي 2 مشابه انتخاب كنيد. VBEترانزيستور هاي مقابل را حتي المكان با بتا و

پتانسيومتر مقاومت بسته و اگر ولتا با آزمايش اول شكل كمك با بود نامتقارن طرف دو را 100ژ آن اهمي . . نكنيد فراموش را آن خازن مدار گين براي كنيد بستن- 3متقارن از با ،PNPترانزيستور هاي بعد را تقارن عدم

حدود در مقاومتي اميتر 18تا 1گذاشتن در . Q4اهم كنيد بستن – 4اصالح از اعمال PNPترانزيستور هاي بعد وشماره 3تكنيك تكنيك با تقارن عدم وجود . 2و كنيد اصالح را تقارن عدم كرد- 5مجددا عمل از اطمينان براي

. كنيد تست و وصل مثبت تغذيه به را آن اهمي كيلو يك مقاومت يك با توانيد مي جريان منبع حالت- 6صحيح در- = : جريان منبع كلكتور ولتاژ داريم كلكتور 0.6بهينه ولتاژ ،Q4= 5 كلكتور ولتاژ ،Q3= 9.3 منبع اميتر ولتاژ ولت، ،

= ( خوب( ،4طراحي

24

5آزمايش Iمدار تقویت کننده فيدبک دار -

کننده دوطبقه: طراحي تقويت5-1آزمايش

( را با مشجصات زير طراحي کنيد.5-1کننده دوطبقه شکل )مدار تقويت

)رابطه روبرو را اثبات و استفاده نمائید: AV=10بهره ولتاژ مدار برابر-AV≃

RC1 RC 2

RE1 RE2) سيگنال ورودي صفر است.(DC سيگنال خروجي صفر )سطح DCسطح - ولت( باش..د. )راهنم..ايي: ولت..اژ8 ولت )پيک تا پيک 4دامنه نوسان متقارن بدون اعوجاج خروجي حداقل -

ولت اختيار کنيد.(6 را بزرگتر از Q2اميتر *تذکر: طراحي دقيق مدار باعث بدست آوردن نتايج عملي مناسب خواهد شد و چنانچه در طرح م..دار

هاي گفته شده مورد توجه قرار نگيرد، در عمل با مشکل روبرو خواهيد شد.دقت

كننده دوطبقه با كوپالژ مستقيم(: تقويت5-1شکل )

بخش عملي

خ..روجي مطمئنDCگيري و يادداشت نمودن ولتاژ نقاط مختلف و مدار طرح شده را ببنديد و با اندازه ک..ار ض..من اينک..ه ش..کلکننده در حالت اکتيو است و نقاط کار مط..ابق ط..راحي اس..ت. )در گ..زارششويد تقويت

نق..اط مختل..ف را ن..يز روي ش..کل مش..خصDCآوري..د، ولت..اژ ايدميهايي که طراحي کردهکننده را با مقاومتتقويتکنيد.(

کيلو هرتز و دامنه مناسب موارد زير را تحقيق کنيد:10اکنون با اعمال ولتاژ مثلثي با فرکانس

است؟ چنانچه با مقدار خواسته شده اختالف زيادي دارد مدار را تصحيح کنيد.10الف( آيا بهره مدار

ه..ايت..وان ب..دون اثرگذاش..تن ب..ر ديگ..ر خواس..ته نباشد، چگونه مي10: در صورتي که بهره مدار 1سوال طراحي با تغيير المانها بهره را تصحيح کرد؟

رس..د؟ در ص..ورت ولت مي4ب( آيا با افزايش دامنه ورودي ح..داقل دامن..ه خ..روجي ب..دون اعوج..اج ب..ه منفي بودن جواب مدار را اصالح کنيد.

25

ت..وان ب..دون ولت نرس..د، چگون..ه مي4: در صورتي که دامنه نوسان بدون اعوج..اج خ..روجي ب..ه 2سوال صفر خروجي و بهره، مدار را تصحيح کرد؟DCتغيير سطح

- هرت..ز ت..ا ي..ک مگ..ا هرت..ز تغي..يرات به..ره را ثبت و روي کاغ..ذ نيم..ه100ج( با تغيير فرکانس ورودي از کننده را بدست آوريد. )فرکانس ش..روع اعوج..اج خ..روجي تقويتdB3لگاريتمي رسم کنيد. از روي آن پهناي باند

چقدر است؟(

700 kHz

KHz600KHz500KHz100KHz10KHz1Hz100فرکانس

AVب........دون فيدبک

AVFبا فيدبک

1جدول

گيري کنيد.ه( مقاومت ورودي و خروجي را مطابق ضميمه اندازه

با کوپالژ خازني به خروجي مدار متصل کنيد و در اين حالت به..ره م..دار وkΩ1=RLو( يک مقاومت بار گيري کنيد و هرگونه تغيير نسبت ب..ه ح..الت کيلو هرتز را اندازه10حداکثر دامنه نوسان خروجي براي فرکانس

بدون بار را توضيح دهيد.

maxVOPP= M.S.O.= AV=

(را بط..ور همزم..ان ب..ا ورودي مش..اهدهQ2 و Q1کننده )اميتر و کلکت..ور ز( شکل موج نقاط مختلف تقويت کرده و با توجه به سطوح ولتاژ در گزارش خود منعکس کنيد. در اين ارتباط به اختالف فاز بين ورودي و نق..اط

مختلف دقت کنيد.

کننده: اعمال فيدبک به تقويت5-2آزمايش

برداري از ولتاژ- جوع ب.ا ولت.اژ(ب.ه نت.ايج زي.رخواهيم با استفاده از فيدبک سري- موازي )نمونهاکنون ميبرسيم:

= باشد. رابطه مربوطه را بدست آورید؟AVF 10بهره مدار پايدار و برابر -مقاومت ورودي مدار را زياد و مقاومت خروجي را کم کنيم.-پهناي باند مدار را افزايش دهيم.-

گ..يري و وصل کنيد و در اين ح..الت به..ره را ان..دازهQ2 را به اميتر C2پس براي اين منظور ابتدا خازن باي يک فيدبک به مدار اضافه کنيد.2يادداشت کنيد و علت افزايش آنرا بيان کنيد. حال مطابق شکل

متصل کرديم؟Q2 به به اميتر A را بجاي نقطه C2پس : چرا خازن باي3سوال

گردد؟AVF= 10چقدر باشد تا RF: مقدار 4سوال

26

كننده با فيدبك اضافه شده(: تقويت5-2شکل )

کيلو هرتز و دامن.ه مناس.ب ورودي م.وارد زي.ر را تحقي.ق کني..د.10مدار فيدبک را بسته براي فرکانس الف( بهره مدار چقدر است؟

مقاييس..ه و در1گيري کرده با مقادير متناظر آنه..ا در ش..کل ب( مقاومتهاي ورودي و خروجي را اندازهمورد تغييرات آنها توضيح دهيد.

را ثبت کنيدAVF تغيير داده و 1 هرتز تا يک مگا هرتز مطابق جدول 100ج( فرکانس منبع سيگنال را از لگاريتمي رسم کنيد.و منحني تغييرات بهره بحسب فرکانس را در کاغذ نيمه

مقايسه کرده علت تغييرات را توضيح دهيد.1کننده را بدست آورده با مدار شکل د( پهناي باند تقويت

مقايس..ه کني..د. علت اين تغي..ير چيس..ت؟1 را مجددا مش..اهده کني..د و ب..ا ش..کل Q3ه( شکل موج اميتر نيز موثر است؟DCايم آيا بر روي نقطه کار سوال: فيدبکي که در مدار اعمال کرده

Vo)DC(VEQ2VCEQ2VCEQ1RFFHM.S.ORORiAVSRfجدول نهايي

تئوري

بدونفيدبك

عملي

تئوري

با فيدبك عملي

توضيحخالصه

27

گيري مقاومت ورودي و خروجيضميمه: اندزاه

گيري مقاومت ورودي، يک مق..اومت در ح..دود مق..اومت وروديبراي اندازهالف( مقاومت ورودي: کننده قرار دهيد. بين منبع سيگنال و ورودي تقويت3را مطابق شکل

VO2(R≠0گيري کنيد. )ولتاژ خروجي را در اين حالت اندازه

VO1(R=0گيري کنيد)مقاومت را اتصال کوتاه کنيد و دوباره ولتاژ خروجي را اندازه

توان مقاومت ورودي را بدست آورد. مي1در اين صورت از رابطه

( 1 )VO2

VO1=

Ri

Ri+R=n R i=R ( n

1−n)

گيري مقاومت ورودي(: اندازه5-3شکل)

ب( مقاومت خروجي

کنن..ده بينگيري مقاومت خروجي، يک مقاومت حوالي مق..اومت خ..روجي تق..ويتروش اول: براي اندازهVO2گيري کنيد. خروجي مدار و زمين قرار دهيد و ولتاژ خروجي را اندازه

VO1=∞(Rسپس مقاومت را باز کرده دوباره ولتاژ خروجي را اندازه بگيريد.)

بست آورد.2توان از رابطه در اين صورت مقاومت خروجي را مي

2 VO2

VO1= RR+RO

گيري مقاومت خروجي(: اندازه5-4.شکل )

را اثبات کنيد.2 و 1: روابط 5سوال

: یک روش مناسب دیگر هم برای اندازه گیری مقاومت خروجی وجود دارد آن..را ب..ا توج..ه ب..ه6سوال مفهوم استفاده شده در روش تئ..وری محاس..بات مق.اومت دی.ده ش..ده از ی.ک دروازه را بی..ان کنی..د و در این

آزمایش از آن هم استفاده کرده و نتیجه را با روش فوق مقایسه کنید؟

28

6آزمايش

II مدار تقویت کننده فيدبک دار-

اي طراحي کنيد که داراي مشخصات زير باشد.( تقويت کننده6-1مطابق شکل )طراحي :

1-30=AV=

V O

V i ولت پيک تا پيک(5 باشد. )V5/2حداقل دامنه نوسان بدون اعوجاج خروجي -2امپدانس ورودي زياد و امپدانس خروجي کم باشد.-3

(6-1شکل )

ابتدا مقدار مناسبي براي جريان نقطه کار ترانزيستورها انتخاب کنيد. سپس مقادير مقاومته..ا را چن..ان کننده بدون في..دبک ح..داکثرتعيين کنيد که ضمن برآورده شدن جريان نقطه کار و دامنه نوسان الزم، بهره تقويت

توج..ه خاص..ي داش..تهQ3ممکن باشد. ب..راي دس..تيابي ب..ه دامن..ه نوس..ان خ..روجي مطل..وب باي..د ب..ه نقط..ه ک..ار آيد. در صورتي که مق..اومت امي..ترباشيد.زيرا محدوديت دامنه نوسان خروجي اغلب توسط طبقه آخر بوجود مي

Q3توانيد قسمتي از آن را) بزرگ باشد ميRE3'

پس کنيد تا بهره افزايش يابد.( باي

( را رس..م کني..د. آي.اAکنن..ده اص..لي )(و مدار تق.ويتβ: نوع فيدبک را تعيين کنيد و مدار فيدبک )1سوال برقرار است؟βA>>1رابطه

کننده با فيدبک:- تقويت1-6

گ..يري ک..رده و ب..ه هم..راه را ان..دازهDCکننده طراحي شده خود را ببنديد و ابتدا نقاط ک..ار الف( تقويت شکل مدار در گزارش خود قيد نمائيد. در صورت عدم تطابق نقاط کار مدار با طراحي علت را توض.يح دهي.د و

در صورت لزوم طرح خود را اصالح کنيد.

کيلو هرتز و دامنه مناسب اعمال کنيد.10کننده سيگنال مثلثي با فرکانس ب( به ورودي تقويت

=30كننده آيا بهره تقويتAV=

V O

V iباشد؟ مي

رسد؟ ولت مي5/2آيا حداقل دامنه نوسان بدون اعوجاج خروجي به 29

كند؟كننده به صورت خطي كار ميآيا تقويت

ج(تحقيق كنيد كه هنگام بريده ش..دن ب.اال و پ.ايين ش.كل م.وج خ.روجي وض.عيت ترانزيس..تورها چگون.هاست.

كننده بدون فيدبك- تقويت2-6

را محاسبه نمائيد. آياگيري كنيد و بهره را اندازه فيدبك را قطع كنيدو بهره مدار RFبا حذف مقاومت برقرار است.Aβ<< 1رابطه

آيد؟( بدست ميBasic Amplifierكننده اصلي ): آيا با قطع فيدبك همان مدار تقويت2سؤال

- پاسخ فركانسي3-6

2 هرتز تا 100سيگنال ورودي را موج سينوسي با دامنه مناسب انتخاب كنيد و با تغيير فركانس آن از مگا هرتز تغييرات بهره را در حالتي كه فيدبك قطع است و نيز در حالتي كه فيدبك برقرار است در ج.دول زي.ر

لگاريتمي رسم كنيد و پهناي باند را بدس..ت آوري..دثبت نمائيد. براي هر دو حالت تغييرات بهره را روي كاغذ نيمهو با يكديگر مقايسه كنيد و علت اختالف را شرح دهيد.

M2M5/1M1K750K500K250K100K10K1Hz100فركانس

بهره با فيدبك

بدون فيدبكبهره

توجه: ورودي و خروجي را با هم روي صفحه اسيلوسكوپ مش..اهده كني..د زي..را در اث.ر تغي..ير فرك..انسدامنه ورودي ممكن است تغيير كند.

- مقاومتهاي ورودي و خروجي 4-6

كننده را بدس..ت آوري..د. س..پس في..دبك را قط..ع كني..د و اين عم..ل رامقاومتهاي ورودي و خروجي تقويتتكرار نماييد. تاثير فيدبك را بر مقاومتهاي ورودي و خروجي بررسي كنيد و علت آن را شرح دهيد.

كنيد از كوپالژ خازني استفاده نماييد.توجه: هنگاميكه مقاومت بار را به خروجي وصل مي

VE1VCEQ3VCEQ2VCEQ1RFFHM.S.ORORiAVSRfجدول نهايي

تئوري

بدونفيدبك

عملي

تئوري

با فيدبك عملي

توضيحخالصه

30

هاي عملياتيكنندهآزمايش هفتم: تقويت

كننده عملياتي: برخي كاربردهاي تقويت1-7آزمايش

كنن..ده، غ..يرصوتي- معكوس– DCكننده باشند. تقويتهاي عملياتي داراي كاربردهاي متنوعي ميكنندهتقويت باش..د. دركننده، استفاده در فيلتر و مولد سيگنال مربعي مقايسه كننده و ... از جمل..ه كاربرده..اي آن ميمعكوس

شود. بررسي ميop-ampاي از كاربردهاي اين بخش آزمايش گوشه

كننده- تقويت1

گردد.Av- =100 را چنان تعين كنيد كه R2 و R1-الف( مقادير 1الف( در مدار شكل )

هرت..ز و دامن..ه مناس..ب ب..ه آن اعم..ال كني..د و100سپس مدار را بسته يك سيگنال مثلثي ب..ا فرك..انس گ..يري و س..پس در را ان..دازهAV با افزايش فرك..انس، 1گيري كنيد. اكنون مطابق جدول ضريب تقويت را اندازه

لگاريتمي رسم كنيد. هرگونه تغييرات كيفي سيگنال خروجي را در فركانسهاي باال توجيه كنيد. با كمككاغذ نيمه( را محاسبه كنيد.GBPضرب بهره در پهناي باند )، پهناي باند را بدست آورده، حاصلAV – fمنحني تغيرات

كننده معكوس كننده-الف: تقويت1شكل

كننده با بهره زياد- ب: تقويت1شكل

ط..راحي ك..نيم.kΩ 100 و مقاومت وروديAV-. =1000كننده با ضريب تقويت خواهيم يك تقويتب( مي =kΩ100كند؟ )-ب( اين منظور را برآورده مي1-الف( ممكن است؟ چرا؟ آيا مدار )1آيا با استفاده از مدار )

R1)

31

-ب( را تعيين كنيد و سپس آن..را بس..ته آزم..ايش ال..ف را1 مقاومتهاي مدار شكل )AV ¿-.. 1000براي براي آن تكرار كنيد. منحني بهره را روي همان منحني قسمت الف رسم كنيد.

يك انتخاب مناسب مقاومتها بصورت زير است.

از آنجا كه بهره باالست، امكان اينكه خروجي با نويز همراه باشد زياد است.

200

KHzفركانس 10050105215/01/0

AV1

AV2

AV3

1جدول

با استفاده از يك منبع تغذيهop-ampاندازي - راه2

ب..ه زمين VCCكنن..ده را بج..اي – تقويت4بار سر مجددا ببنديد ليكن اين100-الف را با بهره 1- مدار شكل (2متصل كنيد. )شكل

با اعمال يك ولتاژ مناسب به ورودي خروجي را مشاهده كنيد. آيا خروجي داراي تقارن است؟- و5 مشکل است در اینصورت سعی کنید برای بهره 100توجه اغلب این قسمت با بهره -

ولت حداقل جواب بگیرید.20با تغذیه كند؟ )توجه داشته باشيدكه حداكثر دامنهكننده به صورت خطي كار ميآيا تقويت كمتر است.( درop-ampكننده همواره حدود چند ولت از دو سر تغذيه خروجي تقويت

صورت جواب نگرفتن از استاد آزمايشگاه كمك بگيريد- اين مدار خوب نيست در صورت لزوم بجاي آن از مدار بعدي استفاده مي شود و اين قسمت مقدمه اي بر

تفهيم اين ضرورت است.

اس..تفادهop-amp موجود نيست. در اينگونه موارد اگر بخ..واهيم از Dual- در برخي كاربردها منبع تغذيه استفاده كنيم. 3توانيم از مداري مطابق شكل كنيم بعنوان مثال مي

32

كننده با يك منبع تغذيه: تقويت3شكل

را توضيح دهيد.3- طرز كار شكل

( ابتدا:100- مدار را در آزمايشگاه ببنديد. )بهره حوالي

گيري و يادداشت نماييد. را اندازهop-amp 6 و 3 و 2هاي پايهDC، ولتاژ Vi- بدون اعمال

2ه..اي با دامنه مناسب و فركانس يك كيلوهرتز اعمال كنيد. مجددا شكل موج پاي..هVi- سپس سيگنال را مشاهده و تفسير نماييد.VO و 6 و 3و

گيري كرده و منحني تغييرات آن ب..ا فرك..انس را روي را اندازهAV3 با افزايش فركانس 1مطابق جدول آزمايش رسم كنيد.1همان منحني قسمت

-يكسوساز دقيق )سوپر ديود(3

ال( است. )ديود ايدهVV=0دهد كه -الف(عمل ديودي را انجام مي4الف( نشان دهيد كه مدار شكل )

را روي اسيلوسكوپ مش..اهدهVO1مدار را بسته يك موج مثلثي به ورودي اعمال كنيد و ولتاژ ورودي و كرده با كاهش ورودي صحت مطلب فوق را تحقيق كنيد. حداقل ولتاژ ورودي كه بوسيله اين س..وپرديود يكس..و

هرتز(100گيري كنيد. )فركانس شود را اندازهمي

- الف: سوپر ديود4شكل

33

موج-ب: يكسوساز نيم4شكل

را ن..يز ب..ر روي اسيلوس..كوپ مش..اهده و هم..راه وروديVOتواني..د )براي بهتر متوجه شدن كار م..دار ميرسم و مقايسه كنيد.(

- ب( مدار را تكميل كنيد. ولتاژهاي4-الف( مطابق شكل )4ب( با افزودن يك مقاومت به مدار شكل )VO1 و VO2( .را مقايسه كنيد VO)نسبت به مدار قبلي چه تفاوتي كرده است؟

موج تبديل كرد؟ س..عي كني..د- ب آن را به يكسوكننده تمام4توان با تكميل مدار شكل سوال: چگونه ميبا حداقل قطعاتمدار را تكميل كنيد.

موج خود را ببنديد و بعد از اعمال ولت..اژ مثل..ثي ب..ه ورودي ولتاژه..اي ورودي وج( مدار يكسوكننده تمام موج ورودي اس..ت؟ هرگون.ه اختالفي راخروجي را روي اسيلوسكوپ مشاهده كنيد. آيا خروجي يكسوشده تمام

توجيه كنيد.

اعمال كنيد و اثر آن را در خروجي مشاهده، رسمDC فانكشن، به ورودي مقداري DC-OFFSET- توسط و توجيه كنيد.

, VO2موج مجددا ولتاژهاي - بعد از تكميل مدار تما VO1را مشاهده كنيد و ه..ر تغي..ير احتم..الي را توجي..ه نماييد.

هاي عملياتيكننده: بررسي تقويت2-7آزمايش offsetهاي عملياتي مورد نظرند عبارتن..د از : ولت..اژ كنندهبرخي پارامترهاي كه در كاربردهاي دقيق تقويت

Slewورودي، جريانهاي باي.اس ورودي، rateو پهن.اي بان.د، در اين قس..مت طي چن..د آزم.ايش س.اده اق.دام ب.ه كنيم.گيري اين پارامترها مياندازه

DC-OFFSETگيري و ترميم اندازه-1 ورودي است. چرا؟OFFSET-الف نمايانگر 5ولتاژ خروجي مدار شكل

بdc-ofsetگيري : اندازه5 الف شكل

34

- ن..يز پاي..ه741هايي وج..ود دارد، در پايهOFFSETهاي عملياتي به منظور صفر كردن كنندهدر برخي تقويت DC-OFFSETگ..يري كني..د. - ب را بسته ولتاژ خروجي را ان..دازه5 براي اين منظور هستند. مدار شكل 5 و 1هاي

OFFSETگ..يري گيري كنيد. )بدليل محدوديت وسايل آزمايشگاهي ب..راي ان..دازهورودي را با استفاده از آن اندازهشود.(- ب استفاده مي5ورودي از مدار

كنن..ده و س..ر تق..ويت5 و 1هاي انتخاب كرده دو سر انتهايي آنرا بين پايه10- سپس يك پتانسيومتر متصل كنيد و با تغيير پتانسيومتر، ولتاژ خروجي را صفر كنيد.4- ولت پايه 10وسط آنرا به

offset ك..ه در ض..ميمه آم.ده اس..ت، ح..دود معم..ول ولت..اژ 741سوال: با استفاده از ج.دول مشخص..ات اي..د در ح..د مج..از ق..رارگيري كردهورودي را تعين كنيد و بيان كنيد كه آيا مقداري كه شما از اين آزمايش اندازه

دارد؟

Slew Rateگيري اندازه-2 گويند، در اصل تعيين كنن..ده مح..دوديتSlew-Rate به ورودي پله كه به آن op-ampشيب پاسخ خروجي

سرعت تغييرات خروجي است.

Slew-Rateگيري : اندازه6شكل

ولت و5 را بسته، ورودي را يك موج مربعي ب..ا پي..ك ت..ا پي..ك 6 مدار شكل Slew-Rateگيري براي اندازه كش..د ت..ا خ..روجي تغي..ير كيلو هرتز تنظيم كنيد. پيك تا پيك ولتاژ خروجي و مدت زماني كه طول مي10فركانس

تواني..د فرك..انس را را محاس..به كني..د. )در ص..ورت ل.زوم ميSlew-Rateگ..يري و از روي آن ح..الت ده..د را ان.دازهافزايش دهيد.(

براب..ر Slew-Rate به طور معمول LM318كننده سوال: در تقويتV

μ sec 70 ح..والي 741 و ب..راي V

μ sec كنن.ده )ب.ا به.ره واح..د( در خ..روجي كيلو هرتز ك..داميك از اين دو تق.ويت60 است. به نظر شما در فركانس 5/0

اعوجاج كمتري دارند؟

(Fuگيري فركانس بهره واحد )- اندازه3

ده.د.طب..قكنن.ده عملي..اتي را نش..ان مي( يك ي.ك تق.ويتAOlباز )-الف( به طور تقريبي بهره حلقه7شكل ) Unityكنن..ده داراي ض..ريب تق..ويت واح..د اس..ت، را فرك..انس به.ره واح..د )تعريف فركانسي را ك..ه در آن تق..ويت

Gain=Fuهاي مختلف حلق..هتواند در تعيين نسبي پهناي باند بازاء بهرهگيري فركانس بهره واحد مي( گويند. اندازه-( مفيد باشد.AClبسته )

35

- ب:7 ال.ف: تغي..يرات به.ره حلق.ه واح.د ب.ر حس.ب فرك..انس ش.كل 7ش.كل

Fuگيرياندازه

- ج7شكل

ولت و فركانس ي..ك كيل..وهرتز ب..ه آن ميلي20الف( مدار را ببنديد يك موج سينوسي با دامنه پيك تا پيك اعمال كنيد. شكل موج خروجي و ورودي را مشاهده و رسم كنيدو علت اين شكل را توضيح دهيد.

را بدس..تFuب( فركانس را آنقدر افزايش دهيد تا دامنه ولتاژ خروجي و ورودي برابر شوند. و از آنج..ا آوريد.

شود را بدست آوري.دبرابر يك مي AV- ج را بسته فركانسي را كه در آن 7كنندهشكل ج( حال مدار تقويت(FI اين فركانس را با.)Fu.بدست آمده در بند قبل مقايسه كنيد

36

7ضميمه آزمايش

و مدار معادل آن در زير نشان داده شده است.741پايه ها و جدول مشخصات تقويت كننده عملياتي

37

آزمايش هشتم:منبع تغذيه

شود قبل از ورود به آزمايش..گاه درس مرب..وط ب..ه رگوالتوره..ا را ب..ه دقت مطالع..هتوصيه ميمقدمه : كنيد.

-تاكنون در آزمايشهاي قبل شما از منبع تغذيه آزمايشگاه جهت تامين ولتاژ مستقيم مدار استفاده كرده كرديد. در اين آزم..ايش خ..ودايد و در صورت بروز اشكال منبع تغذيه را خاموش نموده اشكال را بر برطرف مي

پردازيم.به طراحي و محاسبه قدم به قدم يك منبع تغذيه متغير با سر وسط مي

قبل از شروع كار نكات زير را به دقت مطالعه كنيد و در حين انجام آزمايش آنها را به كار بريد.

- رگوله نشده قسمتهاي بعد در جهت تكميل مدار به اين ولت..اژ متص..ل ميDC- چون پس از توليد ولتاژ 1 گردد، براي تكميل هر قسمت، قبل از وصل ولتاژ الزم است از صحت آن اطمينان حاصل كنيد. لذا قط..ع ولت..اژ

رس..د. ليكن اين ك..ار داراي دوترين راه آن قطع ترانسفورمر از از برق ش..هر ب..ه نظ..ر ميضروري است و سادهاشكال است:

اول اينكه: با قطع برق ولتاژ خازنها ت..ا م..دتي )خصوص..ا در اواي..ل م..دار( ب..اقي خواهن..د مان..د و منظ..ورشود.ربآورده نمي

اي نيس..ت( مس..اله ش..ارژدوم اينكه: اگر حتي با مقاومت خازنها را تخليه كنيد )كه اين بنويه ك..ار س..اده ش..ود ك..ه تك..رار اينآنها در هر دفعه اتصال به برق شهر باعث عبور جريان زياد در لحظه اتص..ال، از ديوده..ا مي

شود. لذا بجاي قطع برق شهر به..تر اس..ت ك..ه پس از بس..تن م..دار تولي..دمطلب باعث كاهش عمر مفيد آنها ميBread-( آنها را در نقاطي از VCC,+VCC رگوله نشده )DCولتاژ Boardتثبيت كرده با دو تكه سيم معم..ولي آنه..ا را

VCCاز محل متصل نماييد و هر بار الزم باشد ولتاژ قطع شود اين سيمها را Bread Boardبه خطوط باال و پايين

قطع كنيد و بعد از برطرف شدن علت، دوباره سيمها را متصل نمائيد.

- از آنجا كه مدار محافظي نيست، در صورت بروز اش..كال، احتم..ال س..وختن المانه..ا زي..اد اس..ت ل..ذا2 دقت در صحيح بستن مدار نسبت به م..دارهاي قب..ل از حساس..يت بيش..تري برخ..وردار اس..ت. بن..ابراين انتخ..اب

ش..وند.(مناسب المانها، صحيح بستن آنها در مدار )مثال اگر خازنهاي رگوالت..ور معك..وس بس..ته ش..وند منفج..ر مي كنده عملياتي و دقت در اتصال آنها، انتخاب ولتاژهاي مناس..ب ب..راي باياس..ينگ و ...هاي تقويتشناختن دقيق پايه

بسيار مهم است. بطور كلي در بستن تمام مدارهاي الكترونيكي و بخصوص اين مدار، دقت و حوص..له و عجل..هنكردن بسيار مفيد است.

-هاي مختلف به حداقل برسد و حتي طوري قرار دهيد كه احتمال گرهBread Board- اجزاء مدار را در 3االمكان از حجيم شدن مدار بكاهد.

باشد:اي كه در اين آزمايش مورد نظر است داراي ويژگيهاي زير ميمنبع تغذيهبخش عملي:

38

توان اين مدار را گسترش داد.( ولت )در عمل مي20الف( ولتاژ خروجي بين صفر تا

توان اين مدار را گسترش داد.( آمپر )در عمل مي2ب( جريان خروجي بين صفر تا

ج(منبع تغذيه بايد از رگوالسيون بار و رگوالسيون خط مناسب برخودار بوده داراي ريپل فاكتور مناسبباشد.

در طراحي اين مدار عالوه بر محاس..به و تع..يين مق..ادير المانه.ا، ب..راي بعض..ي از تع..يين ت..وان آنه..ا ن..يزضروري است.

قدم اول: توليد ولتاژ رگوله نشده

در اولين قدم الزم است ولتاژ رگول.ه نش..ده مس..تقيم تولي..د گ..ردد.ولت..اژ ورودي ب.ه منب..ع تغذي.ه از ي.ك ه..رRmsباشد. ( ثانويه ترانس داراي سر وسط مي220V/23.3Vگردد. )ترانسفورمر كاهنده از برق شهر تغذيه مي

1باش..د. م..دار پ..ل و خازنه..اي ص..افي مط..ابق ش..كل ولت مي3/23كدام از سرها نسبت به سر وس..ط ح..والي نوش.ته ش.دهVccكند. تا آخر این آزمایش ه.ر کج.ا كه ولتاژهاي رگوله نشده هستند را توليد مي± VCCولتاژهاي

است.1منظور خروجی حاصل از مدار شکل

باري چقدر خواهند بود؟ در حالت بيVC2 و –VC1 باشد هر كدام از VO1=VO2=23.3Vسوال: اگر

: توليد ولتاژ رگوله نشده1شكل

سوال: - چه مالحظاتي در انتخاب ديودهاي پل بايد در نظر گ..رفت؟ )ح..داقل جري..ان ه..دايت و ح..داكثرولتاژ معكوس(

ت..وان ب..راي- در انتخاب خازنهاي مناسب در خروجي چه مالحظاتي را بايد در نظر گ..رفت؟ آي..ا ميكاهش ريپل خروجي اين خازنها را تا حد امكان بزرگ كنيم؟

روي آنه.اRL=110Ωگ.يري كني.د. س.پس ب.ا گذاش.تن ب.ار را ان.دازه± VCCمدار را ببنديد و ولتاژه.اي گ..يريگيري كنيد. فركانس ريپل خروجي را اندازهرگوالسيون بار و ضريب تضاريس )ريپل فاكتور( آنها را اندازه

و يادداشت كنيد.

طراحي و گزارش اين مرحله الزامي و آزمايش جداگانه آنقدم دوم: ولتاژ مرجع )(اختياري است. در قسمت نهائی مجددا تکرار خواهد شد

ايد. خصوصيت اصلي آنه..ا، اس..تقالل ولت..اژ خ..روجي آنه..ا ازدر درس با مراجع ولتاژ متفاوتي آشنا شده سر، مرجع ولتاژ را ب..اباشد. در اين آزماش به منظور آشنا شدن شما با رگوالتورهاي سهحرارت و ولتاژ خط مي

رگوالتور آم..ده اس..ت ك..ه مطالع..هICكنيم. در ضميمه مشخصات اين تهيه مي7805، رگوالتور ICاستفاده از يك شود.آن توصيه مي

39

گ..يري كني..د.س..پس ب..ا رگوالتور موجود مدار زي..ر را بس..ته ولت..اژ خ..روجي آن را ان..دازهICبا استفاده از رگوالسيون بار و تضاريس آنرا اندازه بگيريد و با كميات متناظر آن در ق..دم اولRL=110Ωگذاشتن مقاومت

آمپر است. )ضميمه(5/0 برابر ICمقايسه كنيد. توجه كنيد كه حداكثر جريان مجاز خروجي

: مرجع ولتاژ2شكل

Heatتوجه: از آنجا كه Sinkگ..يري را س..ريع انج..ام به رگوالتور فوق متصل نيست لذا سعي كنيد ان..دازه دهيد.

طراحي و گزارش اين مرحله الزامي و آزمايشقدم سوم: تقويت ولتاژمرجع و جريان)(جداگانه آن اختياري است. در قسمت نهائی مجددا تکرار خواهد شد

( و ي..ك ب..افر جري..ان )زوجop-ampكنن..ده )كنن..ده- مقايس..هخ..واهيم ب..ا اس..تفاده از ي..ك تق..ويتاكن..ون مي آم..پر را بكش.يم2 باشد بدست آوريم بطوريكه بت..وانيم جري.اني Vref را كه متناسب با VO( ولتاژ Q1-Q2دارلينگون

توانيد مداري شخصا طرح كردهشود. )شما مي پيشنهاد مي3تغيير كند.( براي اين كار مدار شكل VO)بدون اينكهبا موافقت مربي آزمايشگاه آنرا ببنديد.(

VO( تغيير كن..د، Vref ولت )5 بين صفر تا Viمقاومتهاي شكل فوق را چنان انتخاب نماييد كه اگر پتانسيل

برحسب س..اير المانه..اي م..دار را محاس..بهVO چقدر بايد باشد؟ چرا؟ رابطه VBo ولت تغيير كند. 20بين صفر تا چه مالحضاتي را بايد در نظر گرفت؟R2 و R1كنيد. در انتخاب مقاومتهاي

: منبع تغذيه با ولتاژ خروجي متغير3شكل

طراحي و گزارش اين مرحلهقدم چهارم: طراحي محدودكننده جريان ترانزيستوري)(الزامي و آزمايش جداگانه آن اختياري است. در قسمت نهائی مجددا تکرار خواهد شد

بار و اضافه كنيم تا در برابر اضافه3خواهيم يك محدودكننده جريان به مدار شكل در اين قسمت مي 4 را مطابق شكل RSC , R6 , R5 و مقاومتهاي Q3اتصال كوتاه از مدار محافظت كند. براي اين منظور ترانزيستور

اهم اما پروات5/1 تا 1 )كه مقاومتي حوالي RSCكنيم. با تغيير جريان خروجي بر روي به مدار قبل اضافه مي روشن شدهف مقداري ازQ3آيد كه اگر اين افت ولتاژ از حد معيني تجاوز كند است( افت ولتاژي بوجود مي

شود و تنهاشود. اما اين باعث كم شدن جريان بار نمي به بار تحويل ميQ3 مستقيما از طريق Q1جريان بيس

40

گيرد كه به مقدار بار بستگيشده جديدي قرار مي بر روي مقدار رگولهVOشود. لذا باعث افت ولتاژ خروجي مي: مدار محدودكننده جريان4دارد. شكل

ولت(20چنان كه بازاء ه..ر پتانس..يل دلخ..واه )بين ص..فر ت..ا مقاومتهاي مدار محدودكننده جريان راطراحي: آمپر ببيشتر شود.2جريان نتواند از

مدار نهایی)انجام این قسمت مهم و اجباری است( :

آمپر را به شرح ذیل با استفاده از مراحل قبل0-2( ولت ال جریان بار حداقل 0-25 مدار نهایی یک رگوالتور ) را طراحی کنید. مقاومت های داده نشده حفاظتی را حدودC1-C2 و R7 – R1تکمیل و آزمایش نمایید. )مقادیر

اهم بگیرید(. 300 الی 100

را بدقت اندازه گیری و گزارش کنید.RL=40 و VL=15V را در حوالی مقادیر نوعی SI و SV مقادیر

) دقت كنيد در شكل فوق عالمت پايه هاي ورودي صحيح: مدار رگوالتور نهایی 5شکل رسم نشده و لطفا اصالح كنيد(

اهمی بیابید؟10 و 40، 100حداقل ولتاژ و حداکثر ولتاژ بدون تضاریس را برای بارهای

اگر مدار دارای نوسانات ناخواسته باشد بطریق مناسب آن را اصالح نمائید. علت نوسان احتمالی چه میتواند باشد

( نقش هر یک از ترانزیستورها را بیات کنید1سوال:

چیست؟op-amp( نقش 2

(Rsc=1 ohm آمپر طراحی کنید. )1.5 را برای محدودیت جریان Rsc و R5 و R6( مقادیر 341

چیست؟C2 , C1( نقش خازنهای 4

کنید. چیست و چگونه طراحی میR4 , R3 , R2( نقش مقاومتهای 5

ها را سريع انجام دهيد زيرا جريان باالست و تامل زياد باعث سوختن اجزاء مدار خواهد شد.گيريتوجه: اندازه

كن..د. ولت تغي..ير مي20ابتدا مطمئن شويد كه با تغيير پتانسيومتر ولتاژ خروجي بين صفر ت..ا مراحل: (1گونه اشكال علت آنرا بررسي نموده سپس مدار را رفع عيب نماييد.در صورت مشاهده هر

+ ولت تنظيم كني..د و ي..ك12 را ب..ر روي VOخ..واهيم از م..دار ب.ار بكش..يم. ب.راي اين منظ..ور حال مي(2 وات( بين خ..روجي و زمين م..دار ق..رار دهي..د.و تغي..يرات24 اهم )6مقاومت آجري )پ..روات( ح..دود

DCسطح ، VOگيري كنيد و سريعا ب..ار در اثر بار و همچنين مولفه ريپل موجود در خروجي را اندازه را برداريد.

گذاشته رنج دامن..ه را ب.ر رويACگيري ريپل بايد اسيلوسكوپ را بر روي تبصره: دقت كنيد كه در اندازهمقادير كم قرار دهيد.

فاكتور مناسب برخوردار است؟ از يك تثبيت خوب و يك ريپلVOآيا -

رگوالسيون بار چند درصد است؟ -V .R=

V Nl−V Fl

V Fl

فاكتور چقدر است؟ ريپل-RF=

V rms

V dc

در صورتيكه مقادير از حد معقولي تجاوز نمايد مدار داراي اشكال است. آنرا رفع عيب نماييد.

رود. )چ..را؟(. در اين به اشباع باال ميop-ampافتد خروجي توجه: هنگاميكه محدودكننده جريان به كار مي ازop-amp( جري..ان خ..روجي Vo=0اي انتخ..اب ش..ده باش..د ك..ه در ب..دترين ش..رايط )بايد بگون..هR2حالت مقائمت

مش..خص ش..ده7 در ض..ميمه آزم..ايش op-ampحداكثر جريان مجاز اف..زايش نياب..د. )ح..داكثر جري..ان خ..روجي است.(

آم..پر اس..ت مطمئن2- پس از محاسبه مدار را ببنديد و براي شرايطي كه جري..ان خ..روجي كم..تر از 1كند.شويد كه مدار محدودكننده جريان كار نمي

ولت( جريان خروجي را ب..ا كم ك..ردن مق..اومت ب..ار10در يك ولتاژ معين )مثال VO- حال با قرار دادن 2 VOافتد را دقيقا توصيف كنيد. )دقت كني.د!(، )منح.ني آمپر بگذرد. آنچه در خروجي اتفاق مي2زياد كنيدتا از مرز

رسم كنيد.(IOرا بر حسب

آم..پر بگذراني..د و بع..د از آنك..ه م..دار2، جري..ان خ..روجي را از ح..د VOتوانيد بازاء سه مق..دار مختل..ف مي( را رسم كنيد.VO-IOگيري نموده منحني ) را اندازهIO و VOمحدودكننده وارد عمل شد

ها را سريع انجام دهيد زيرا جريان باالست و تامل زياد باعث سوختن اجزاء مدار خواهد شد.گيريتوجه: اندازه

طراحي و گزارش اين مرحله الزامي و VOقدم پنجم: گسترش منبع تغذيه براي توليد –آزمايش آن اختياري است.

4 با اضافه نمودن يك مدار ديگ..ر ب..ه ب..ه ش..كل Trackingخواهيم بوسيله روش در اين قسمت آزماي ميinverting بعنوان op-amp 5 را بوجود آوريم. در شكل VOولتاژ – ampكند و ترانزيستورها بعنوان ب..افر. عمل مي

جريان خواهند بود.

42

Tracking بوسيله روش VO: ايجاد –6شكل

-ال.ف باش..ند و ب.رای این6 در واقع بای.د بص..ورت ی.ک زوج دارلینگت.ون ب.ه ش..کل Q5 و Q4دقت كنيد كه -ب در6 دالیل اقتصادی و دالی..ل دیگ..ر از ش..کل از ش..کل شد لیکن بنابه استفاده میQ5 برای MJ2955منظور از

گویند.Complementary Darlington استفاده شده است. به این ترکیب زوج 5مدار شکل

: زوج دارلینگتون و معادل آن7شکل

مدار مولد ولتاژ منفی را بطور کامل طراحی کنید و به مدار خود اضافه کنید. بعد از بستن مدار آنرا را ازVoگیرد.(مطمئن شوید که –( و زمین قرار میVOمورد آزمایش قرار داده از آن بار بکشید )بار بین )-

رگوالسیون مناسب برخوردار است.

کار خود کنید و تحویل دهید.ای که طرح شده را رسم نموده ضمیمه گزارشمدار کامل منبع تغذیه

+ ولت متصل شده است؟3 تغذیه به op-amp چرا سر مثبت 6( در مدار شکل 1سوال:

افتد؟ وصل کنیم جه اتفاقی میVcc( را به +7 )پایه op-amp( اگر سر مثبت تغذیه 2

کند؟ را به زمین وصل کنیم خروجی چه تغییری میop-amp( اگر سر مثبت تغذیه 3

بار از –شود؟ یعنی اگر اضافهکننده جریان مدار محدود می نیز بوسیله محدودVo( آیا ولتاژ –4Voکند؟ و زمین کشیده شود آیا ولتاژ افت می

اید مستقل از جریان بار است؟ )در( به نظر شما آیا ولتاژ خروجی این رگوالتوری که ساخته5 باشد یعنیآل ولتاژ خروجی کامال مستقل از جریان بار )امپدانس بار( مییک منبع ولتاژ ایده

مقاومت خروجی منبع صفر است.( مقاومت خروجی این منبع تغذیه ساخته شده چقدر است؟

تریتوانید پیشنهادهای مناسب مدار منبع تغذیه فوق مسلما دارای اشکاالتی است. آیا شما می:اختیاریبرای طراحی بخشهای مختلف منبع تغذیه ارائه کنید؟

درآورید. برای اینکارFoldback محدودکننده ار بصورت 5توانید با تغییر مختصری در مدار شکل شما می را بنویسید و تغییر الزم را روی شکل انجام دهید.R6 و R5فرمول طراحی مقاومتهای

شده بیشتر باشد. دردر اکثر رگوالتورهای ولتاژ، ولتاژ ورودی باید چندین ولت از ولتاژ خروجی رگوله ولت بیشتر باشد؟20مداری که ما ساختیم به نظر شما ولتاژ ورودی حداقل چقدر باید از

43

از آی سی ؟؟؟ برای تولید ولتاژ منفی استفاده می توان نمود در این صورت قسمت منفی منبع ولتاژ رگوله نشده ساده خواهد

شد مدار الزم را مجددا طراحی کنید؟

44

رگوالتورهاي ولتاژ8ضميمه آزمايش :ICشده ثابتي مورد نياز است مناسب هستند.سر، در اغلب كاربردهايي كه ولتاژ رگوله رگوالتورهاي سه

آنها نياز به مدار فيدبك خارجي ندارند و معموال داراي مدارات محافظ در برابر اتصال كوتاه و افزايش حرارت ،2/5 ، 5( رگوالتورهاي تجاري موجود در رنج وسيعي از ولتاژ هستند )thermal over-load protectionباشند. )مي 78xxشوند. )بعنوان مثال سري ( و در پالريته مثبت و منفي يافت مي24 ، 18 ، 15 ، 12 ، 10 ، 9 ، 8 ، 6

شوند. آمپر يافت مي3آمپر تا ميلي100 رگوالتورهاي منفي هستند.( و از جريانهاي 79xxرگوالتورهاي مثبت و براي تثبيت ولتاژ خروجي الزم است كه ولتاژ ورودي رگوالتور از مقدار حداقلي، بيشتر باشد اين ولتاژ معموال

ولت ورودي الزم است تا10 تا 9 حوالي 7805 است. مثال براي IC ولت بيشتر از ولتاژ خروجي نامي 5 تا 3 كند. اين توان اتالفي ولت حاصل گردد. حد باالي ولتاژ ورودي را توان اتالفي در قطعه تعيين مي5ولتاژ خروجي برابر است با:

(Vi-Vo)IL=Pd

دهند. را با دما و ديگر شرايط ميICكاتالوگهاي مربوط به اين رگوالتورها معموال رابطه توان اتالفي در در اين كاتالوگها معموال پيشنهادات ديگري براي استفاده هرچه بهتر از اين رگوالتورها ارائه شده است. بعنوان

مثال براي حذف جريانهاي گذراي خط و جلوگيري از آسيب ديدن رگوالتور، وجود دو خازن در ورودي و توان با افزودنها داراي ولتاژ ثابت هستند ليكن ميICخروجي رگوالتور پيشنهاد شده است. با وجود اينكه اين

7805مداراتي ساده به آنها، ولتاژ آنها را تغيير داد و يا جريان آنها را افزايش داد. بعنوان مثال براي افزايش - الف مناسب است )دقت كنيد كه ولتاژ خروجي رگوالتور از سر8 ولت مدار شكل 6خروجي به ولتاژ حوالي

G ولت باالتر است لذا 5 در شرايط عادي همواره Vo 2+5 نسبت به سطح زمين برابرVDمدار شكل.باشد مي ) بعنوان بار درنظر گرفته شود مدار بعنوان رگوالتورR2ب، ولتاژ خروجي قابل تنظيم است. از طرفي اگر

جريان عمل خواهد كرد. چرا كه داريم:

I=V ref

R1+ IQ

LM138 مهم است و به نوع رگوالتور بستگي دارد بهترين رگوالتور پيشنهادي براي اين كار IQ)البته است.(

78xx: برخي مدارات با رگوالتور 8شكل

45

و مدار معادل آن نشان داده78در شكلهاي زير پايه ها و جدول مشخصات رگوالتورهاي ولتاژ سري

شده است.

هاي قدرتكنندهآزمايش نهم: تقويت46

است.1.( داراي بلوك دياگرامي به شكل Audio Ampكننده صوتي )يك تقويت

.

كننده قدرت: دياگرام يك تقويت1شكل

آمده از اين بخششود، سطح سيگنال بدستدر بخش اول، سيگنال صوتي به سيگنال الكتريكي تبديل مي حدود چند ميكروولت است. طبقه دوم با بهره ولتاژ زياد وظيفه تقويت سيگنال ضعيف ورودي و تطبيق

( و همچنين تنظيم پاسخvolumامپدانس را بعهده دارد. طبقه سوم وظيفه كنترل دامنه سيگنال )تنظيم دار است و باالخره طبقه آخر، كه در اين آزمايش مورد نظر ماست، سيگنال صوتيفركانسي سيستم را عهده

كند كه بتواند بار خروجي )بلندگو( را تغذيه كند. را از نظ توان آنچنان تقويت مي

Bكننده كالس : بررسي تقويت1-9آزمايش

باشد. مي2 بصورت شكل Bكننده صوتي كالس ترين تقويتساده

Bكننده ساده كالس : يك تقويت2شكل

را ببنديد و آزمايشهاي زير را انجام دهيد.2مدار شكل

ولت تنظيم كنيد و2 صفر و دامنه DC را يك سيگنال مثلثي با فركانس يك كيلوهرتز و VS( ابتدا 1-1 بينهايت )مدارباز( شكل ولتاژ خروجي و ورودي را روي دو كانال اسيلوسكوپ مشاهده كنيد و علتRLبراي

كيلوهرتز10 كيلوهرتز تا بيش از 1ايجاد اين شكل خاص در خروجي را تفسير كنيد. حال با افزايش فركانس كيلوهرتز آنرا رسم نمائيد.10تغييرات خروجي را مشاهده و تفسير كنيد. براي يك فركانس حوالي

هرتز مجددا تغييرات خروجي را مشاهده و تفسير نمائيد و شكل آنرا100با كاهش فركانس تا حوالي در گزارش خود منعكس كنيد.

ولت7/0با تغيير دامنه ورودي نيز، تغيير خروجي را مشاهه كنيد. به نظر شما اگر ورودي كمتر از شود، هنوز خزوجي خواهيم داشت؟ اين موضوع را تحقيق كرده در گزارش خود منعكس كنيد.

هرتز قرار داده سپس :500 ولت با فركانس VSPP=5( اكنون 1-2

RL=1kΩكند؟ چرا؟ شكل سيگنال خروجي را در را به خروجي وصل كنيد. سيگنال خروجي چه تغييري مي گزارش خود منعكس كنيد.

با كاهش دامنه ورودي تحقيق كنيد بازاء چه سيگنال ورودي، خروجي صفر خواهد بود.47

اي كه مشاهدهكننده چيست؟ پديده نيز موارد باال را تكرار كنيد. اشكال اين تقويتRL=1MΩ و RL=100Ωبا انتقالي مدار را بر روي اسيلوسكوپ مشاهده و رسمVo-Viكنيد چه نام دارد و دليل آن چيست؟ )مشخصه مي

كنيد.(

كنندهتقويت: پيش2-9آزمايش

كنن..ده خطي دانس..ت. ب..ه منظ..ور ك..اهش اعوج..اج عب..ور ازتوان يك تقويتكننده فوق را نميواضح است كه تقويت استفاده كرد.3توان از مدار شكل ( ميZero crossover distسطح سفر )

.pre.-ampكننده قدرت با يك طبقه : تقويت3شكل

چيست؟op-amp بيان كنيد. نقش 2سوال: طرز كار اين مدار را تشريح كنيد و امتياز آنرا نسبت به مدار شكل

ولت ميلي200 قرار دهيد و يك ولتاژ سينوسي ب..ا دامن..ه 1 را ببنديد. ابتدا كليد را در حالت 3مدار شكل (1 را ن..يزVo كيل..وهرتز ب..ه ورودي اعم.ال كني..د و ولت..اژ خ..روجي را مش..اهده و رس..م كني..د. 1و فرك..انس

مشاهده و رسم كنيد. را مشاهده و رسم كنيد.V’O و VO قرار داده با شرايط قبل 2كليد را در حالت (2

گيري كنيد.( را اندازهVOmaxبا افزايش دامنه ورودي ماكزيمم ولتاژ بدون اعوجاج )

كيلوهرتز به آرامي اف..زايش1ولت تنظيم كرده فركانس ورودي را از ميلي200حال دامنه ورودي را مجددا كني..د؟ در ص..ورت مثبت ب..ودندهيد. آيا پديده اعوجاج عبور از سطح صفر را در فركانسهاي باال مشاهده مي

جواب علت را شرح دهيد.

ABكننده كالس : تقويت3-9آزمايش

Thermalتوج..ه: در اين قس..مت آزم..ايش ب..ه خ..اطر پدي..ده رانش ح..رارتي ) Run awayممكن اس..ت ) ترانزيستورها بتدريج داغ شده حتي بسوزند، لذا با احتياط م.دار را ب.ه ولت.اژ وص.ل ك..رده در ص..ورت دي.دن

پديده فوق تغذيه را خاموش كنيد.

RL=10Ω ولت و ب..ار 5، براب..ر Vo را طوري محاسبه كنيد كه بازاء دامنه ماكزيمم R مقاومت 4در مدار شكل است.(50 ترانزيستورها hfeآمپر و ميلي2مدار درست كار كند. )حداقل جريان ديودها

48

: مدار حذف اعوجاج عبور از صفر4شكل

هرتز خروجي را مشاهده كني..د و آن..را ب..ا500 و فركانس VSPP=5v را ببنديد و بازاء ورودي 4مدار شكل (1=∞( RL مقايسه كنيد و علت تغيير آن را توضيح دهيد. )2سيگنال متناظر در شكل

را براي چند لحظ..ه كوت..اه ب..ه خ..وبي وص..لRL=10Ω انتخاب كنيد و يك مقاومت VSPP=10vحال ورودي را (2 را قط..ع كني..د. س..پس ب..ا ن..وك انگش..ت گرم..اي دوRLكنيد و تغيير خروجي را مشاهده كنيد و بالفاص..له

زود قطع شده ليكن ترانزيس..تورها همچن..انRLكنيد كه "اگرچه ترانزيستور را بررسي كنيد. مشاهده مي مانند" و حتي ممكن است لحظ..ه ب.ه ليظ.ه گرم..تر هم بش..وند. در اين ص..ورت ف.ورا منب..عگرم باقي مي

تغذيه را خاموش نمائيد. كننده حذف شده اس..ت، ترانزيس..تورها ب.از بالفاصله از خروجي تقويتRLسوال: توضيح دهيد كه چرا با اينكه

مانند.هم گرم باقي مي

ش..وند، علت آن چيس..ت؟ ب..رايشود كه بدون اعمال بار نيز ترانزيستورها گ..رم ميسوال: گاهي مشاهده مي اهم بين3 مق.اومت ح..دود 2ت.رين آنه.ا اف.زودن رفع اشكاالت فوق راههاي مختلفي ارائه شده است كه س..اده

اميتر و خروجي ترانزيستورهاست. در صورت عدم امكان ادامه آزمايش، با افزودن اين دو مقاومت آزمايش راادامه دهيد.

در حالت كليد در3كننده شكل : در مدار تقويت باالSlew Rateكننده قدرت با : تقويت4-9آزمايش در فركانسهاي باال پديده اعوجاج عبور از صفر را مشاهده كرديم. براي بهبود مدار در كاتالوگهاي2موقعيت

اهمی را می توانید متناسب با شرایط560 پيشنهاد شده است. مقاومت 5سازنده مداري مشابه مدار شكل اهم(.820 تا 330مدار اصالح نمائید )

pre.-amp: تقويت كننده قدرت 5شكل

طرز كار مدار را بررسي كرده نقش هر المان را شرح دهيد. )ضميمه(-49

Vo كيلوهرتز به مدار اعمال ك..رده 1 ميلي ولت و فركانس 200مدار را بسته ورودي سينوسي با دامنه -

را مشاهده و رسم كنيد.V’oو مقايسه كنيد.3حداكثر ولتا ژبدون اعوجاج خروجي را اندازه گيري و با مدار شكل --Vi=200mVقرار داده با افزايش فركانس ورودي خروجي را مشاهده كنيد. آيا اعوجاج عبور از ص.فر رخ

مي دهد؟ اگر ولتاژ ورودي زمبن آيا از ترانزيستورهاي طبقه خروجي جريان عبور مي كند؟ در صورت مثبت بودن-

جواب توضيح دهيد اندازه جريان به چه المانهايي در مدار بستگي دارد؟واين جريان چقدر است؟

9ضميمه آزمايش : ترانزيستورهاي قدرت مكمل1

االمك..ان مش..ابه باش..ند. در زي..ر چن..د ترانزيس..تورروند بايد ح..تيپول بكار ميترانزيستورهايي كه در مدار پوشپول ليست شده است. ( با مشخصات يكسان، مناسب استفاده در مدار پوشPNP - NPNمكمل )

PNPNPNPNPNPN

A671C1061BD238BD237

BC160-1BC140-1BD136BD135

Mj29552N3055BD140BD139

5توضيحي در رابطه با مدار شكل

پول پيشنهاد شدهكننده پوش و تقويت جريان با استفاده از يك تقويتSlew Rateمدار فوق به منظور افزايش -ان..دازي مي راهop-ampشود ترانزيستورهاي بافر از طري..ق خط..وط تغذي..ه است. همانطور كه از شكل ديده مي

شود كه عالوه ب..ر حلق..ه في..دبككنيد ديده مي كه در شكل زير مشاهده ميop-ampشوند. با توجه به مدار داخلي ، طبقهQ1، Q2شود، حلقه فيدبكي نيز بين ترانزيستورهاي بافر تامين ميR2و R1اصلي كه از طريق مقاومتهاي

)op-ampآخر Q3 و Q4 مخلوط ك..ردن ب.ا–( ايجاد شده اشت. )فيدبك از نوع ولتاژ-سري: نمونه برداري از ولتاژ Slewيابد و كوچك شده، پهناي باند افزايش ميROتوان گفت در اثر فيدبك مذكور، ولتاژ( بطور كلي مي Rateن..يز

توانيد به كتب زير مراجعه كنيد.يابد. جهت آگاهي بيشتر از نحوه كار مدار فوق ميبهبود مي

1 )Application of Analoge Integrated circuit by: Sidney soclof p 126-8

2 )HandBook of operational Amplifier circuit Design by: Slout-kaufman ch.23

50