كﺮﺘﺸﻣ ﺮﺘﯿﻣا هﺪﻨﻨﮐﺖﯾﻮﻘﺗ ﯽﺴﻧﺎﮐﺮﻓ...

کننده امیتر مشترك پاسخ فرکانسی تقویت: 1 آزمایش

3آزمایشگاه الکترونیک

2

مقدمه-1-1کننـده امیتـر مشـترك، بررسـی عوامـل هدف از این آزمایش بدست آوردن فرکانس قطع باالي تقویت

تاثیرگذار و محدودکننده این پارامتر است.

مفهوم پهناي باند تقویت کننده: 1-1شکل

fنشان می 1-1شکل شان کمتـر از هایی که فرکانستقریبا ثابت است. به سیگنالfHو Lدهد بهره بین

fLf ها معمـوال بهـره کنندهگیرد. در تحلیل مقدماتی تقویتباشد بهره کمتري تعلق میHو یا بیشتر از

هـاي آوردیـم. علـت ایـن امـر آن بـود کـه خـازن عدد مستقل از فرکانس به دست میرا به صورت یک

کردیم.مختلفی را که در مدار وجود داشتند به نحوي با تقریب حذف می

هاي درونی قطع و خازنخازن ،در این محدودههاي پایین:فرکانس

ه هاي بیرونی تاثیرگذارند. بهره ـب

شود: کند. فرکانس قطع پایین از فرمول زیر محاسبه میمیپس افتهاي کوپالژ و بايعلت خازن

2

11

LL

n

i iSiL f

CR

SiR ، مقاومت دیده شده از دوسر خازنiهاي بیرونی اتصال کوتاه باشند. ام وقتی سایر خازن

هستند.هاي بیرونی اتصال کوتاههاي درونی قطع و خازندر این قسمت خازنهاي میانی:فرکانس


3

هـاي درونـی تاثیرگذارنـد. هاي بیرونی اتصال کوتـاه و خـازن در این محدوده خازنهاي باال:فرکانس

-کند. فرکانس قطع باال از فرمول زیـر محاسـبه مـی هاي درونی ترانزیستور افت میبهره به علت خازن

شود:

2

1

1

HHn

iiOi

H fCR

OiR ، مقاومت دیده شده از دوسر خازنiهاي درونی قطع باشند. ام وقتی سایر خازن

LH(فاصله بین دو فرکانس قطع باال و پایین، پهناي باند ffBW ( تقویت

کننده نام دارد.

یادآوري و پیش گزارش-1-2

کننده امیتر مشتركباال تقویتمحاسبه فرکانس قطع -1-2-1

امیتر مشترك: تقویت کننده2-1شکلهـاي کنیم. همانطور که گفته شـد خـازن ترانزیستور استفاده میπهاي باال از مدل در فرکانس

.)3-1شکل(هاي درونی تاثیرگذارندبیرونی اتصال کوتاه و خازن


4

تقویت کننده امیتر مشتركπمدل :3-1شکلمربوط به پروب اسیلوسکوپ است که ظرفیت آن بر روي پروب درج شـده اسـت. بـا C3خازن

H شود.، فرکانس قطع باال از طریق زیر محاسبه میتوجه به سه خازن و فرمول

LCO

OOmOOO

SO

HH

OOOH

RRRRRgRRR

rRRRR

fCRCRCR

||

||||||

21

3

31312

211

332211

گزارشسواالت پیش-1-2-2اي بیابید کـه نقطـه به گونه 4-1شکلدر را R2و R1با توجه به اطالعات داده شده مقادیر -1

acfکار وسط خط بار H را از طریق تئوري محاسبه نموده باشد. سپس مقدار بهره ولتاژ و PSpiceسازي با مقدار بدست آمده از طریق شبیه

مقایسه کنید و جـدول صـفحه بعـد را آن را انتخـاب 10مربوط به پروب اسـکوپ زمـانی کـه ضـریب 16pFکامل نمایید.(خازن

باشد.) خازن بار می100pFکردیم و

S

OVS

be

VVA

pFpF

pFC

pFCbcCCpFCCC

BCQ

1951016

100

38.55.11

107:200

3

2

1


5

: تقویت کننده امیتر مشترك4-1شکل

PSpice تئوري

R1

R2

VCEQ

ICQ

AVS

fH


6

مراحل آزمایش-1-3پیش گـزارش را با مشخصات داده شده و مقادیر بدست آمده در قسمت 5-1شکلمدار -1

و RS=280Ωاست بنابراین 50Ωببندید( مقاومت داخلی منبع سیگنال سینوسی برابر .باشد)میC3=100pFمربوط به پروب اسکوپ است بنابراین16pFخازن

: تقویت کننده امیتر مشترك5-1شکل

10kHzبراي شروع یک سیگنال سینوسی با فرکانس -2 و دامنه در حـدي کـه خروجـی تقویت کننده اعوجاج نداشته باشـد بـه ورودي وصـل کنیـد، سـپس جـدول را کامـل

fنمایید.(اندازه H : دامنه ورودي ثابت باشد، فرکانس ورودي را آنقدر افزایش Lfوگیريشود، فرکانس 10kHzگیري شده در فرکانس مقدار اندازه0.7دهید که دامنه خروجی

هـاي هم به همین ترتیب در فرکـانس fLباشد. براي در این حالت فرکانس قطع باال میگیري کنید.)پایین اندازه

fH

پروب ضرب

باشد10در

fL

پروب ضرب

باشد10در

S

OVS V

VA VO

پروب ضرب

باشد 1در

VS

پروب ضرب

باشد 1در ICQ VCEQ β


7

قـرار داده 10گیري فرکانس قطع باال پروپ اسکوپ باید روي ضرب در چرا براي اندازه -3 شود؟

-ترانزیستور فرکانس قطع باال را تعییـین مـی هاي درونی به نظر شما کدامیک از خازن -4کند؟

و بدسـت آوردن Cbeداخلـی در مرحله اول با خازن100Pبا موازي کردن یک خازن -5و بدسـت آوردن Cbcداخلـی فرکانس قطع باال و سـپس در مرحلـه بعـدي بـا خـازن

فرکانس قطع باال صحت ادعاي خود را بررسی نمایید.

fH C

Cbe

Cbc

بنابراین با تغییر ظرفیت کدام خازن درونی، فرکانس قطع باالي تقویـت کننـده امیتـر -6مشترك تغییر خواهد کرد و این محدودیت از بین خواهد رفت؟

گیري نمایید.با تغییر مقاومت بار میزان تغییر فرکانس قطع باال را اندازه -7

fH RL

1k

100k

مشترك بیسکننده پاسخ فرکانسی تقویت: 2 آزمایش


2

مقدمه-2-1مشترك امپدانس ورودي پایین، امپدانس خروجی باال، بهره جریان تقریبا برابـر یک طبقه بیس

باند، همچنین در کاربردهایی که یک و پهناي باند وسیعی دارد. این طبقات در کاربردهاي پهن

شوند. در این نوع تقویتبه امپدانس ورودي پایین احتیاج است استفاده می

کننده هـیچ خـازن

-در طبقه امیترمشترك عمل میCµفیدبکی از کلکتور به امیتر وجود ندارد تا به آن ترتیبی که

مشـترك بیشـتر از طبقـه سکرد، باعث ایجاد اثر میلر شود. در نتیجه فرکانس قطع طبقـه بـی

. شودامیترمشترك می


مشتركبیسکننده محاسبه فرکانس قطع باال تقویت-2-2-1

مشتركبیس: تقویت کننده1-2شکل


3

تقویت کننده بیس مشتركπمدل :2-2شکل

2-2شکل: مدار معادل 3-2شکل

:براي محاسبه فرکانس قطع باال داریم

LCO

eESO

HH

OOH

RRRrRRR

fCRCR

||||||

21

2

1

211

3 2 CCC

گزارشسواالت پیش-2-2-2fتبا -1 H 4-2شـکل براي را از طریق تئوري وجه به مقادیر داده شده، مقدار بهره ولتاژ و

مقایسـه کنیـد و PSpiceمحاسبه نموده با مقدار بدست آمده از طریق شـبیه سـازي جدول صفحه بعد را کامل نمایید.


4

: تقویت کننده بیس مشترك4-2شکل

S

OVS

bc

be

VVA

pFpF

pFC

pFCCCpFCCC

BCQ

1951016

100

38.55.11

107:200

3

2

1

PSpice تئوري

VCBQ

ICQ

AVS

fH


5

مراحل آزمایش-2-3پیش گـزارش را با مشخصات داده شده و مقادیر بدست آمده در قسمت 5-2شکلمدار -1

ببندید.

مشتركبیس : تقویت کننده 5-2شکل

10kHzبراي شروع یک سیگنال سینوسی با فرکانس -2 و دامنه در حـدي کـه خروجـی تقویت کننده اعوجاج نداشته باشد بـه ورودي وصـل نماییـد، سـپس جـدول را کامـل

fنمایید.(اندازه H : دامنه ورودي ثابت باشد، فرکانس ورودي را آنقدر افزایش Lfوگیريشود، فرکانس 10kHzگیري شده در فرکانس مقدار اندازه0.7دهید که دامنه خروجی

هـاي هم به همین ترتیب در فرکـانس fLباشد. براي در این حالت فرکانس قطع باال میگیري کنید.)پایین اندازه

fH

پروب ضرب

باشد10در

fL

پروب ضرب

باشد10در

S

OVS V

VA VO

پروب ضرب

باشد 1در

VS

پروب ضرب



6

کند؟طبق محاسبات و آزمایش انجام شده، کدام خازن فرکانس قطع باال را تعیین می -3

گیري نمایید.با تغییر مقاومت بار میزان تغییر فرکانس قطع باال را اندازه -4

fH RL

1k

100k

واهید گرفت؟اي خمقایسه نمایید چه نتیجهتقویت کننده امیتر مشترك با مدار -5

کسکودکننده پاسخ فرکانسی تقویت: 3 آزمایش


2

مقدمه-3-1باشد. همانطور اتصال کسکود، آرایش چند ترانزیزستوریی است که در کاربردهاي فرکانس باال مفید می

کنـد. مشترك را تحریک مـی بیسکه در شکل آمده شامل یک طبقه امیترمشترك است که یک طبقه

اسـت. اساسـا ترانزیسـتور Q2مقاومت ورودي ترانزیسـتور rπبیند همان میQ1مقاومت باري که

Q2دهـد و کند که سیگنال جریان را کامال از بـار عبـور مـی به عنوان ترانسفورماتور امپدانس عمل می

آورد.د میبه وجوQ1 کنندهمقاومت بار کوچکی براي ترانزیستور تقویت

کسکود: تقویت کننده 1-3شکل

کمینـه RLحتی براي مقادیر بـزرگ Q1برابر واحد خواهد بود. بنابراین تاثیر میلر بر Q1بهره ولتاژ

است. از آنجایی که طبقه بیس

مشترك پهناي باند بزرگی دارد عملکرد فرکانس باالي مدار کسـکود، در

بـزرگ خـوب اسـت. امپـدانس خروجـی RLمقایسه با یک طبقه امیتر مشترك ساده، خصوصا بـراي

شـود. مقاومـت خروجـی کسـکود بزرگ کسکود مشخصه دیگر آن است که در طراحی مفید واقـع مـی

امیترمشترك است.برابر مقاومت خروجی یک طبقه βتقریبا


3


کسکودکننده محاسبه فرکانس قطع باال تقویت-3-2-1باشد، خازن بار و خازن مربوط به پروب اسکوپ زمانی که روي ضـریب مجموع دو خازن میC5خازن

.گذاشته شود10

کسکودتقویت کننده πمدل :2-3شکل

را خواهیم داشت: 3-3شکل، 2-3شکلتر کردن مدار با کمی ساده

2-3شکل: مدار معادل 3-3شکل توان فرکانس قطع باال را محاسبه نمود.زیر میبا توجه به رابطه

2

1

1

HHn

iiOi

H fCR

OiR مقاومت دیده شده از دوسر خازنiهاي درونی اتصال باز باشند.ام وقتی سایر خازن


4

گزارشسواالت پیش-3-2-2f توجه به مقادیر داده شده، با -1 H را از طریـق تئـوري محاسـبه نمـوده بـا مقدار بهره ولتـاژ و

مقایسه کنید و جدول را کامل نمایید. PSpiceمقدار بدست آمده از طریق شبیه سازي


S

OVS

bc

be

VVA

pFpF

pFC

pFCCCpFCCC

BCQ

1951016

100

38.55.11

107:200

3

2

1

PSpice تئوري

VCEQ1

VCEQ2

ICQ

AVS

fH


5

مراحل آزمایش-3-3پـیش گـزارش را با مشخصـات داده شـده و مقـادیر بدسـت آمـده در قسـمت 5-3شکلمدار -1

ببندید.


و دامنه در حدي که خروجـی تقویـت 10kHzبراي شروع یک سیگنال سینوسی با فرکانس -2گیـريکننده اعوجاج نداشته باشد به ورودي وصل نمایید، سپس جدول را کامل نمایید.(اندازه

HfوLf دامنه ورودي ثابت باشد، فرکانس ورودي را آنقدر افزایش دهید که دامنـه خروجـی :10kHzده در فرکانس گیري شمقدار اندازه0,7

شود، فرکانس در این حالت فرکـانس قطـع

گیري کنید.)هاي پایین اندازههم به همین ترتیب در فرکانسfLباشد. براي باال می

fH

پروب ضرب

باشد10در

fL

پروب ضرب

باشد10در

S

OVS V

VA VO

پروب ضرب

باشد 1در

VS

پروب ضرب



6

با مقایسه کامل مدار کسکود با دو مدار قبل مزایا و معایب این مدار را کامل شرح دهید.-3

چیست؟CBوظیفه خازن-4

آیا تغییر مقاومت بار تغییر قابل توجهی در فرکانس قطع باال خواهد گذاشت؟ چرا؟ -5

fH RL

1k

100k

1-

با فیدبککننده پاسخ فرکانسی تقویت: 4 آزمایش

3آزمایشگاه الکترونیک دان

2

مقدمه-4-1سري است و -باشد. نوع فیدبک، ولتاژهدف از این آزمایش بررسی تاثیر فیدبک بر روي پهناي باند می

روابط آن بصورت زیر است:

O

F

VVA

O

F

VV

)1( ViiF ARR

)1( V

OOF A

RR

یادآوري و پیش گزارش-4-2 باشد، تمام چهار مرحله انجام شود و در نهایت جدول را کامل نمایید.شامل چهار قسمت می

).β=200را محاسبه نمایید( 1-4شکلنقطه کار ترانزیستورهاي -1

سري-ولتاژ: تقویت کننده با فیدبک1-4شکل


3

خواهد شـد. بـا توجـه بـه مـدار، 2-4شکل، مدار با در نظر گرفتن اثربارگذاري شبکه فیدبک -2را محاسبه نمایید.(Aβ+1)و Avf ،Rif ،Rofمقادیر

: تقویت کننده با اثربارگذاري شبکه فیدبک2-4شکل

، صـحت ادعـاي خـود را در نظـر گرفـت 2-4شـکل را معادل مـدار 3-4شکلتوان مدار آیا می-3بررسی نمایید.

بدون مقاومت فیدبک: تقویت کننده 3-4شکل


4

مقایسه نمایید.PSpiceنتایج بدست آمده از تئوري را با -4

PSpice مدار تئوري

VCEQ1

DCمدار ICQ1

VCEQ2

ICQ2

AV1

مدار با مقاومت فیدبک fH1

fL1

AV2

مقاومت فیدبکمدار بدون fH2

fL2

AV3 مدار با در نظر گرفتن

اثربارگذاري شبکه فیدبک fH3

fL3


5

مراحل آزمایش-4-3هاي قطع، گیري فرکانسرا بسته سپس جدول را کامل نمایید(هنگام اندازه4-4شکلمدار -1

پروب اولیه را از مدار قطع کنید).

: تقویت کننده با فیدبک4-4شکل

fH1

پروب ضرب

باشد10در

fL1

پروب ضرب

باشد10در S

OVS V

VA 1 VO

پروب ضرب

باشد 1در

VS

پروب ضرب

باشد 1در ICQ2 VCEQ2 ICQ1 VCEQ1


6

مقاومت فیدبک را حذف نموده، مجددا جدول را کامل نمایید-2

فیدبکدون مقاومت: تقویت کننده ب5-4شکل

fH2

پروب ضرب

باشد10در

fL2

پروب ضرب

باشد10در S

OVS V

VA 2

VO

پروب ضرب

باشد 1در

VS

پروب ضرب

باشد 1در ICQ2 VCEQ2 ICQ1 VCEQ1

با بررسی نتایج به سواالت زیر پاسخ دهید:-3

نظر گرفتن اثربارگذاري شبکه فرکانس قطع پایین و باال در مدار با فیدبک نسبت به مدار با در -

فیدبک با چه نسبتی تغییري کرده است؟

گین در مدار با فیدبک نسبت به مدار با در نظر گرفتن اثربارگذاري شبکه فیدبک با چه -

نسبتی تغییري کرده است؟

کنند؟بنابراین اثر فیدبک بر روي پهناي باند و گین چطور است؟ با چه نسبتی تغییر می-

کننده عملیاتیتقویت :5آزمایش


2

مقدمه-5-1و بهره Slew Rateکننده عملیاتی، نظیر گیري برخی مشخصات تقویتهدف از این آزمایش اندازه

است که OpAmp741کننده عملیاتی مورد بررسی باشد. تقویتکننده برحسب پهناي باند میتقویت

هاي آن در شکل زیر آمده است.شماي داخلی و پایه

OpAmp 741هاي : شماي داخلی و پایه1-5شکل


تغییرات در خروجی1سرعت حد -5-2-1

براي گویند. این کمیت)Slew Rateمیزان تغییرات دامنه خروجی در واحد زمان را سرعت چرخش(

دامنه بزرگ اهمیت فراوان دارد.تغییرات سیگنال با

tV

RS O

.

کننده عملیاتی محدود است. هنگامیکه در ولتاژ ورودي تغییرات سرعت تغییر ولتاژ خروجی تقویت

خروجی با شیب ولتاژبلکه افزایش تواند تغییرات شدید داشته باشد، شدید داشته باشیم، خروجی نمی

-امپ را با استفاده از موج سینوسی و نیز موج مربعی میسرعت چرخش آپ.گیردمعینی صورت می

گیري کرد. توان اندازه

1 -SlewRate


3

راست با:درسیگنال سینوسی سرعت چرخش برابسیگنال سینوسی:

= ௫ߨ

باشددامنه شکل موج سینوسی میVpحداکثر فرکانس بدون اعوجاج و fmaxکه در آن

-توان اندازهامپ را در گین واحد میبا استفاده از موج مربعی، سرعت چرخش آپسیگنال مربعی:

گیري نمود.

(Slew Rate): تغییرات خروجی در واحد زمان 2-5شکل

پهناي باندکننده عملیاتی بر حسب بهره تقویت-5-2-2

ها است که از آپ امپ به صورت حلقه دانیم تنها در مدارات دیجیتالی یا مقایسه کنندههمانطور که می

از طرفی فیدبک شود.کنیم و در مدارات آنالوگ از آپ امپ به همراه فیدبک استفاده میباز استفاده می

شود که مشخصه فرکانسی حلقه بسته مدار تغییر کند که این تغییر در طراحی و تحلیل مدار باعث می

شود که پهناي حلقه بسته مدار افزایش بسیار مهم است و باید لحاظ گردد. قرار دادن فیدبک باعث می

صلضرب آنها مقداري ثابت است:یابد. بهره ولتاژ و پهناي باند نسبت به هم رابطه عکس داشته و حا

ଵܣ × ܤ ଵ = ଶܣ × ܤ ଶ


4

: رابطه بین پهناي باند و بهره3-5شکل

گزارشسواالت پیش-5-2-3

افزار و با استفاده از نرمبدست آورده ،طبق جدولرا براي مقادیر مختلف بهره ولتاژ RFمقاومت -1

و دامنه تا جایی که در خروجی اعوجاج 1kHzجدول را کامل نمایید(فرکانس ورودي اسپایس

نباشد).

تقویت کننده عملیاتی:4-5شکل


5

PSpiceRFAV

AV×BWBWAV

50

80

100

150

200

مراحل آزمایش-5-3

Slew Rateحد سرعت تغییرات در خروجی یا محاسبه

به ورودي مدار kHz 1ولت و فرکانس 1را بسته یک موج مربعی با دامنه 5-5شکلمدار -1

وصل نمایید.

Slew Rate: مدار براي اندازه گیري 5-5شکل


6

نمایید.شکل موج ورودي و خروجی را رسم -2

را برحسب ولت بر میکروثانیه محاسبه نمایید.SlewRateمقدار -3

مقایسه نمایید.Datasheetمقدار بدست آمده را با مقدار داده شده در -4

کننده عملیاتی برحسب پهناي باندبهره تقویتو دامنه به میزانی که در 1kHzرا بسته، یک موج سینوسی با فرکانس 6-5شکلمدار -5

خروجی اعوجاج مشاهده نشود به ورودي وصل نمایید سپس جدول را کامل کنید.

بررسی رابطه بین بهره و پهناي باند.: مدار براي6-5شکل


7

عملیRFAV

AV×BWBWAVVOVS

50

80

100

150

200

با بررسی نتایج فوق رابطه بین پهناي باند و بهره ولتاژ به چه صورت است؟-6

باشد؟به چه منظور میRSمقاومت -7

هاي عملیاتی: کنندهکاربردهاي تقویت :6 آزمایش

موج دقیق، یکسوساز تمام موج دقیقیکسوساز نیم


2

مقدمه-6-1در یکسوسازي با استفاده از دیود، درصورتیکه دامنـه ولتـاژ ورودي کمتـر از ولتـاژ آسـتانه دیـود باشـد

-هاي عملیاتی اسـتفاده مـی کنندهیکسوساز عمل نخواهد کرد. بدین منظور از یکسوساز دقیق با تقویت

شود.

یکسوساز نیم موج:1-6شکل


موج دقیقیکسوساز نیم-6-2-1

شود به دلیـل نبـودن تر از صفر ورودي بزرگولتاژبه محض اینکه عملکرد مدار بدین صورت است که،

. بـا شـود روشن مـی دیودخواهد شد، در این لحظهVCC+فیدبک منفی خروجی به اشباع رفته برابر با

ولتاژهنگامی که .شودمیورودي ولتاژبرابر خروجی، ولتاژشدهمنفی برقرار فیدبکروشن شدن دیود

منفـی فیـدبک خـاموش اسـت و دیودخواهد شد.VCC-خروجی برابر با تر از صفر باشد ورودي کوچک

.خروجی صفر استولتاژپس ،شودبرقرار نمی

موج دقیقیکسوساز نیم: 2-6شکل


3

موج دقیقیکسوساز تمام-6-2-2

موج دقیقمتمایکسوساز :3-6شکل

گزارشسواالت پیش-6-2-3داده، ورودي و خروجی 4-6شکلبه ورودي مدار 1kHzولت و فرکانس 0,3ورودي با دامنه -1

را رسم نمایید.

موج دقیق: یکسوساز نیم4-6شکل

داده، ورودي و خروجی 5-6شکلبه ورودي مدار 1kHzولت و فرکانس 0,3ورودي با دامنه -2

را رسم نمایید.


4

موج دقیقمتما: یکسوساز 5-6شکل


موج دقیقیکسوساز نیمبـه ورودي مـدار 1kHzولت و فرکانس 1را بسته، یک موج سینوسی با دامنه 6-6شکلمدار -1

.وصل نمایید

موج دقیق: یکسوساز نیم6-6شکل


5

شکل موج ورودي و خروجی را رسم نمایید.-2

هایی دارد؟چه تفاوتPSpiceمدار فوق با مدار قسمت -3

اگر ولتاژ ورودي بزرگتر از صفر باشد، کدام دیود روشن و کدام خاموش است؟ ولتـاژ خروجـی -4چه نسبتی با ورودي دارد؟

5-

اگر ولتاژ ورودي کوچکتر از صفر باشد، کدام دیود روشن و کدام خاموش است؟ ولتاژ خروجـی ورودي دارد؟چه نسبتی با

موج دقیقیکسوساز تمامبه ورودي مدار 1kHzولت و فرکانس 1را بسته، یک موج سینوسی با دامنه 7-6شکلمدار -6

وصل نمایید.

موج دقیق: یکسوساز تمام7-6شکل

شکل موج ورودي و خروجی را رسم نمایید.-7


6

امپ دوم چطور؟کننده؟ آپکننده است یا غیرمعکوسامپ اول معکوسآپ-8

اگر ولتاژ ورودي بزرگتر از صفر باشد، کدام دیود روشن و کدام خاموش است؟ ولتاژ خروجی -9چه نسبتی با ورودي دارد؟

اگر ولتاژ ورودي کوچکتر از صفر باشد، کدام دیود روشن و کدام خاموش است؟ ولتاژ -10نسبتی با ورودي دارد؟خروجی چه

مدار محدودکنندهبه 1kHzولت و فرکانس 6را بسته، یک موج سینوسی با دامنه 8-6شکلمدار -11

ورودي مدار وصل نمایید.

: مدار محدود کننده8-6شکل

مدار را تحلیل نموده، ورودي خروجی را رسم نمایید.-12

گذر درجه یک و دوفیلترهاي پایین :7 آزمایش


2

مقدمه-7-1ترین تکنولوژي ها بر مبناي طیف فرکانسی آنهاست. در کهنههدف اصلی فیلترها گزینش سیگنال

نامند. غیرفعال میLCشود و فیلترهاي حاصل را فیلترهاي ساخت فیلترها از سلف و خازن استفاده می

) سلف بزرگ و حجیم الزم 100kHzتا dcهاي پایین(آن است که در فرکانسLCمشکل فیلترهاي

ها به شکل یکپارچه ها کامال غیرایدئال است. به عالوه ساخت این سلفهاي این سلفاست و مشخصه

هاي الکترونیکی ناسازگار است. بنابراین ساختن تاژ سیستمهاي جدید مونممکن نیست و با تکنیک

RCفیلترهاي بدون سلف بسیار مطلوب بوده است. از انواع مختلف فیلترهاي بدون سلف، فیلترهاي

امپ است که در ترین شکل خود حاوي یک آپفعال در سادهRCکنیم. فیلترهاي فعال را بررسی می

گرفته است.قرارRC حلقه پسخورد آن یک شبکه

انواع فیلتر

دهد.هاي پایین را عبور میفقط فرکانس:1گذرفیلتر پایین

دهد.هاي باال را عبور می: فقط فرکانس2گذرفیلتر باال

دهد.هاي میانی را عبور می: فرکانسفیلتر میانگذر3

دهد.هاي میانی را عبور نمی: فرکانس4نگذرفیلتر میان

دهد.ها را عبور میفرکانس: همه 5گذرفیلتر تمام

1 LPF: Low Pass Filter 2 HPF: High Pass Filter 3 BPF: Band Pass Filter 4 BRF: Band Reject Filter 5 APF: All Pass Filter


3


گذرفیلترهاي پایین-7-2-1

شوند.) تا فرکانس قطع بدون اتالف منتقل میdcها از صفر(همه فرکانس

پایین گذرفیلتردیاگرام بود یک:1-7شکل

گذر درجه یکفیلترهاي پایین-7-2-2

گذر درجه یکفیلتر پایین:2-7شکل


4

امپ تابع بصورت زیر خواهد شد.هاي ورودي آپدر پایهKCLپس از نوشتن

2

1

3

4

1

1

ZZZZ

VV

i

O

گذر درجه یک، خواهیم داشت:براي فیلتر پایین

44331

211 ,,1, RZRZSC

ZRZ

گذر درجه یک: فیلتر پایین3-7شکل

SCRRR

VV

i

O

21

3

4

1

1

1||00||

2,2,13

40

V

V

CCV

AA

ffjjSRRA

2121

CRfC


5

گذر درجه دومفیلترهاي پایین-7-2-3

دومگذر درجه : فیلتر پایین4-7شکل

امپ نسبت ورودي به خروجی خواهد شد.هاي ورودي آپدر پایهKCLپس از نوشتن

4321421

43

)( ZZZZZZZZZ

VV

i

O

گذر درجه دو، خواهیم داشت:براي فیلتر پایین

14

232211

1,1,,SC

ZSC

ZRZRZ

گذر درجه دوم: فیلتر پایین5-7شکل


6

22

2

22

2

)2(2

)2()(

CC

C

CC

C

QSfS

QfS

fSH

2121121

212

2121

2122

2121

1)(

11)(

1

CCRRS

CRRRRS

CCRRVV

SRRCSCCRRVV

i

o

i

O

)()(

2111

212

2121

121

21

212121212121

2

RRCCCRR

QCRRRR

Q

CCRRf

CCRRCCRR

C

CCC


تفاوت بین فیلترهاي فعال و غیر فعال چیست؟ از نظر عملی چه هنگام استفاده از فیلتر فعال -1

بر فیلتر غیر فعال برتري دارد؟

محدوده فرکانسی قابل فیلتر کردن براي فیلترهاي فعال بیشتر است یا فیلترهاي غیر فعال؟ -2

چرا؟

هاي قطع را محاسبه کنید.تابع تبدیل، نوع فیلتر، و فرکانس 6-7شکلدر مدار -3


7

6-7شکل


گذر درجه یکفیلترهاي پایینو بهره ولتاژ 10kHzفیلتر پایین گذري طراحی نمایید که فرکانس قطع آن 7-7شکلطبق -1

طراحی شده را بسته جدول را کامل نمایید.مدار باشد.30آن

گذر درجه یکفیلتر پایین 7-7شکل


8

fin Vi(p-p) Vout(p-p) oV

i

VA V

100Hz

1kHz

3kHz

5kHz

7kHz

9kHz

fC=

19kHz

اختالف فاز ورودي و خروجی چقدر است؟-2

افزایش یافت بهره ولتاژ چه تغییري کرد؟1kHzبه 100Hzهنگاهی که فرکانس از -3

گذر درجه دومفیلترهاي پایینQ=0.7و fC=11kHzفرکانس قطع آن فیلتر پایین گذري طراحی نمایید که 8-7شکلطبق -4

مدار طراحی شده را بسته جدول را کامل نمایید.باشد.

دومگذر درجه فیلتر پایین8-7شکل


9


i

VA V

100Hz

1kHz

5kHz

7kHz

10kHz

fC=

15kHz

گذر درجه یک و دوباالفیلترهاي :8 آزمایش


2

مقدمه-8-1آنهااز عبور (فرکانس قطع)معیناز فرکانسترهاي پایینبا تضعیف فرکانسهاي باالگذر،فیلتر

کند.جلوگیري می


درجه یکگذر باالفیلترهاي -8-2-1

گذر درجه یکفیلتر باال: 1-8شکل

خواهد شد.مقابلتابع بصورت ،امپهاي ورودي آپدر پایهKCLپس از نوشتن 2

1

3

4

1

1

ZZZZ

VV

i

O

4گذر درجه یک، خواهیم داشت:باالبراي فیلتر 433221

1 ,,,1 RZRZRZSC

Z

گذر درجه یکباال: فیلتر 2-8شکل


3

SCR

SRRCR

VV

i

O

12

3

412

1

)1(

1221

CRfC

گذر درجه دومباالفیلترهاي -8-2-2

دومگذر درجه باال: فیلتر 3-8شکلامپ نسبت ورودي به خروجی خواهد شد.هاي ورودي آپدر پایهKCLپس از نوشتن

4321421

43

)( ZZZZZZZZZ

VV

i

O

1گذر درجه دو، خواهیم داشت:باالبراي فیلتر 4232

21

1 ,,1,1 RZRZSC

ZSC

Z

گذر درجه دوم: فیلتر باال4-8شکل


4

2222

2 1

)2(2)(

CC

CC

QSfS

Qf

S

SSH

2121212

212

2211

22121

22121

1)(

1)(

CCRRS

CCRCCS

SVV

SCCRSCCRRSCCRR

VV

i

o

i

O

)()(

2111

211

2121

212

21

212121212121

2

CCRCCRR

QCCRCC

Q

CCRRf

CCRRCCRR

C

CCC


گذر درجه یکباالفیلترهاي جدول و باشد10kHzفیلترباال گذري طراحی نمایید که فرکانس قطع آن 5-8شکلطبق -1

.را کامل نماییدصفحه بعد

گذر درجه یک: فیلتر باال5-8شکل


5

گذر درجه دومفیلترهاي باالاي طراحی نمایید که فرکانس قطع آن را به گونه6-8شکلفیلتر باال گذر درجه دوم -2

fC=100Hz وQ=0.7را کامل نماییدزیرجدول و باشد.

گذر درجه دو: فیلتر باال6-8شکل

بدست آورید.PSpiceفرکان قطع و بهره ولتاژ مدار هاي فوق را در -3

PSpice تئوري

fC گذر باالفیلتر

درجه درجه اول R3

R4

C1

fC گذر باالفیلتر

درجه درجه دوم C1

C2

چقدر است؟f=fCاندازه تابع تبدیل در -4


6


گذر درجه یکباالفیلترهاي .را بسته جدول را کامل نماییدپیش گزارشمدار طراحی شده در قسمت -1

گذر درجه یکباالفیلتر 7-8شکل


i

VA V

20kHz

18kHz

16kHz

12kHz

fC=

8kHz

7kHz

اختالف فاز ورودي و خروجی چقدر است؟-2


7

گذر درجه دومباالفیلترهاي .را بسته جدول را کامل نماییدپیش گزارشمدار طراحی شده در قسمت -3

دومگذر درجه فیلتر پایین8-8شکل


i

VA V

10kHz

5kHz

1kHz

500Hz

fC=

50Hz

(پل وین)RCساز نوسان :9 آزمایش


2

مقدمه-9-1ساز براي طراحی مولدهاي موج سینوسی اساسا دو رهیافت وجود دارد. رهیافت اول طراحی نوسان

شود. حلقه میغیرخطی است. رهیافت دوم از حلقه پسخورد مثبت حاوي شبکه بسامدگزین استفاده

شود که در یک بسامد تعیین شده توسط شبکه بسامدگزین بهره واحد داشته باشد. در چنان طرح می

شود، موج سینوسی اساسا توسط پدیده تشدید بوجود این نوع نوسانساز که نوسانساز خطی نامیده می

آید.می

بنابراین بهره با فیدبک برابر است با:

)()(1)()(

ssAsAsAf

برابر Afگیریم که برابر یک شود، از معادله فوق نتیجه میf0در فرکانس خاص Aβاگر بهره حلقه

شود. یعنی در آن فرکانس مدار به ازاي سیگنال ورودي صفر، خروجی معینی خواهد بینهایت می

داشت. چنین مداري بنا به تعریف نوسانساز است.

شرط نوسان برابر است با:

1)()( jjA

هاوزن فاز بهره حلقه باید صفر و اندازه بهره حلقه باید یک باشد. این شرط را معیار بارك0ωیعنی در

نامند.می


3


RCساز نوسان-9-2-1

باشد. این مدار عموما در مولدهاي فرکانسی نسبتا میRCساز هدف از این آزمایش بررسی نوسان

کننده با شود از یک تقویتدیده می1-9شکلرود. همانطور که در هاي صوتی) بکار میپایین(فرکانس

موازي تشکیل شده است.RCسري و RCبهره مثبت، یک فیلتر

RC: نوسانساز 1-9شکل

SCR

SCR

SCR

VV

22

11

11

2

1

11||

1||

SCR

SCR

SCR

RRssA

22

11

11

2

11||

1||

11)()(

CRCRj

RR

jjA

CRSCRS

RR

ssA jS

13

11

)()(13

11

)()(

22


4


ها و کند. مقادیر مقاومتنوسان می10kHzدر فرکانس ، 2-9شکلتحت چه شرایطی مدار -1

ها را بدست آورید.خازن



5

مراحل آزمایش-9-3ببندید. پیش گزارشرا طبق مقادیر بدست آمده در قسمت 3-9شکلمدار -1


گیري نمایید.فرکانس نوسان را در خروجی اندازه-2

تغییرات خروجی را ببینید. علت تغییرات مشاهده شده چیست؟R2با تغییر -3

خواسته شده را بدست آورید.چند فرکانس ،با تغییر خازن-4

100kHz 10kHz 1kHz 100Hzفرکانس

خازن

سازشیفت فازنوسان :10 آزمایش


2

مقدمه-10-1معموال تشکیل RC) و یک شبکه نردبانی K-کننده با بهره منفی(فاز از یک تقویتساز شیفتنوسان

هدف از این باشد.FETو یا BJTامپ، ترانزیستور تواند آپکننده می. تقویت)1-10شکل(شودمی

. باشدامپ میفاز با آپساز شیفتآزمایش بررسی نوسان

فاز: نوسانساز شیفت1-10شکل


شیفت فازساز نوسان-10-2-1

گیریم.را در نظر می2-10شکلبراي بررسی دقیق مدار

: نوسانساز شیفت فاز2-10شکل آید:شرط نوسان بصورت زیر بدست میKCLپس از نوشتن

RC31

0

RRf 12


3

گزارشپیشسواالت-10-2-2

با نوشتن روابط، صحت دو رابطه شرط نوسان را ثابت نمایید.-1

نوسان کند.900Hzمداري طراحی نمایید که در فرکانس -2

: نوسانساز شیفت فاز3-10شکل

مراحل آزمایش-10-3ببندید. پیش گزارش،طبق مقادیر بدست آمده در قسمت را 3-10شکلمدار -1

گیري نمایید.فرکانس نوسان در خروجی را اندازه-2

خروجی را ببینید. علت تغییرات مشاهده شده چیست؟Rfبا تغییر -3

ها باید تغییر کند؟ دهیم کدام المانکاهش1kHzبراي آنکه فرکانس را به -4


4

خواسته شده را بدست آورید.، چند فرکانسبا تغییر خازن-5

90kHz 9kHz 900Hzفرکانس

خازن

را دررسم نمایید.V2و VO ،V1شکل موج -6

اختالف فاز بین سه شکل موج چه میزان است و چرا؟-7

دمدوالتور (مدارگیلبرت و کاربردهاي آن:11 آزمایش

)باالنس


2

مقدمه-11-1اگر دامنه، فرکانس یا فاز یک سیگنال سینوسی فرکانس باال را اجبارا متناسب با سیگنالی بـا فرکـانس

تغییر دهیم، سیگنالی مدوله شـده تولیـد خواهـد شـد کـه طیـف فرکانسـی آن در f(t)پایین دلخواه

مدوله f(t)سیگنال مدوله شده، بر خالف . مجاورت سینوسی فرکانس باالي مدوله نشده متمرکز است

هـاي مرکـزي دیگـر ادغـام یـا تقسـیم هاي مدوله شده مشابه در فرکانستوان با سیگنالکننده، را می

f(t)تر از طول الزم براي انتقال مستقیم هایی خیلی کوتاهتوان با آنتنمیفرکانسی نمود،

آن را منتقـل

به فضا f(t)طول موج براي انتقال 1/4باشد، آنتن 1kHzتن یکسانی در فرکانس f(t)مثال اگر .نمود

75km طول دارد، ولی اگرf(t) 100را با سینوسیMHz 3/4مدوله کنیم طول آنتن متناظر فقـطm

1.است

یادآوري و پیش گزارش-11-2-با رابطه زیـر مـی Voهمچنین یک خروجیVyو Vxهاي آنالوگ عموما شامل دو ورودي کنندهضرب

:باشند

Vo=KVxVy تواننـد مـی DC یـا ACهر نوع سیگنال Vx ،Vyهاي ورودي.ضریب قابل تنظیم استKدر رابطه فوق،

.باشند

هاي ولتاژي را به جریان تبـدیل نمـوده بـا اسـتفاده از غالبا سیگنالهاي مدارهاي مجتمع در تکنولوژي

1-11شکلهمانطور که در .آورندها را بدست میهاي تفاضلی حاصلضرب این جریانکنندهتقویت

دیـده

.داردVyو در نتیجه Iو در عین حال بستگی به جریان Vxبستگی به )I1-I2(انشود اختالف جریمی

1 ، کالرك، هس"مدارهاي مخابراتی"


3

ضرب کننده:1-11شکل

-پایه.کنیمموجود است، استفاده میکه داخل آن مدار گیلبرتMC14961در این آزمایش از آي سی

.آمده است2-11شکلهاي این آي سی در

MC1496هاي آي سی پایه: 2-11شکل

.باشدمی 3-11شکلکه همان مدار گیلبرت است بصورت MC1496مدار داخلی آي سی

1 -Gilbert Cell


4

MC1496مدار داخلی آي سی :3-11شکل

مراحل آزمایش-11-3دمدوالتور باالنس

را طبق مقادیر داده شده .4Error! Unknown switch argument-11شکلمدار -1

.)را وصل نکنیدacمنابع dcل ولتاژ اقبل از اعم(ببندید

MHzMHzMHz 2.02.11 :دمدوالتور

دمدوالتور باالنس:4-11شکل


5

. مطمئن شویدacداده شده قبل از وصل نمودن سیگنال DCاز صحت ولتاژهاي -2

3-VS 1.2سیگنال سینوسی با فرکانسMHz 1 و دامنهVوVC سیگنال سینوسی با فرکانس

1MHz 1 و دامنهVباشدمی.

MATHل نموده، با استفاده از کلید وصVO-و کانال دو را به پایه VO+پایه کانال یک را به -4

MENUتفاضل کانال یک و دو ،اسکوپ)CH1-CH2( ببینیدرا)و 10ها روي ضرب در پروپ

).تنظیم شوند ACکانالها روي

خروجی VSبدون سیگنال (را تنظیم نمایید50kΩرا خاموش کرده، پتانسیومتر VSسیگنال -5

).باید صفر باشد

آیا با توجه به دو ورودي داده شده سیگنال خروجی .گیري نماییدفرکانس خروجی را اندازه-6

درست است؟

مدارگیلبرت و کاربردهاي :12 آزمایش

)مدوالسیون دامنه(آن


2

مقدمه-12-1

مدوالسیون عبارت است از سوار کردن سیگنال اطالعات بر روي سیگنال حامل به منظور افزایش برد

ها، یکی از خواص در این مدوالسیون.باند کانالوري انتقال و استفاده بهتر از پهناي سیگنال و بهره

.کندسیگنال حامل مانند دامنه، فرکانس و یا فاز با توجه به تغییرات سیگنال اطالعات تغییر می

یادآوري و پیش گزارش-12-2در مدوالسیون دامنه، دامنه سیگنال حامل براساس تغییرات سیگنال اطالعات :مدوالسیون دامنه1

.شودشماي کلی انتقال سیگنال اطالعات دیده می 1-12شکلدر .شودیتغییر داده م

شماي کلی انتقال سیگنال اطالعات: 1-12شکل

2-Amplitud Modulation


3

:کنیمبراي انتقال فرکانس سیگنال اطالعات بصورت زیر عمل می

))()((21)2cos()(

)()(

)()(2

2

CCC

Ctfj

Ctfj

ffXffXtftx

ffXetx

ffXetxC

C


4

مراحل آزمایش-12-3 مدوالسیون دامنه

.)را وصل نکنیدacمنابع dcقبل از اعمل ولتاژ (مدار زیر را طبق مقادیر داده شده ببندید-1

مدوالسیون دامنه: 2-12شکل

.مطمئن شویدacداده شده قبل از وصل نمودن سیگنال DCاز صحت ولتاژهاي -2

3-VS 1سیگنال سینوسی با فرکانسkHz 200 و دامنهmVوVC سیگنال سینوسی با فرکانس

1.5MHz 1 و دامنهVباشدمی.

MATHل نموده، با استفاده از کلید وصVO-و کانال دو را به پایه VO+پایه کانال یک را به -4

MENUتفاضل کانال یک و دو ،اسکوپ)CH1-CH2( ببینیدرا)و 10ها روي ضرب در پروپ

).تنظیم شوند ACکانالها روي


5

دون ب(را تنظیم نمایید50kΩرا خاموش کرده، پتانسیومتر VSقبل از دیدن خروجی، سیگنال -5

).خروجی باید صفر باشدVSسیگنال

آیا با توجه به دو ورودي داده شده سیگنال خروجی درست است؟-6

.سیگنال خروجی را رسم کنید-7

كﺮﺘﺸﻣ ﺮﺘﯿﻣا هﺪﻨﻨﮐﺖﯾﻮﻘﺗ ﯽﺴﻧﺎﮐﺮﻓ...

Documents

Transcript of كﺮﺘﺸﻣ ﺮﺘﯿﻣا هﺪﻨﻨﮐﺖﯾﻮﻘﺗ ﯽﺴﻧﺎﮐﺮﻓ...