Studio sperimentale di un pre-amplificatore per piccoli segnali

ISTITUTO TECNICO AERONAUTICO STATALE

“Francesco Baracca” Forlì

Laboratorio di elettrotecnica, elettronica, automazione.

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E

Matteo D'Ettorre Lunedì 4 Prova 6

 09/03/2015

TITOLO ESPERIENZA DI LABORATORIO

 Studio sperimentale di un pre-amplificatore per piccoli segnali.

SCOPO DELLA PROVA DI LABORATORIO

1. Nella prima fase della prova, si vogliono rilevare le condizioni di linearità nei confronti dell'ampiezza del

segnale d'ingresso. Vogliamo stabilire il range del segnale d'ingresso per il quale il dispositivo non entra in

saturazione cioè non introduce una distorsione del segnale di uscita. Per un corretto sviluppo della prova

dobbiamo trovare il range della Vin, evitando di tagliare la forma d'onda.

2. Nella seconda fase invece, studiamo il comportamento dell'amplificatore in frequenza, cioè come varia Av

in funzione della frequenza. Dobbiamo quindi "evidenziare" le due frequenze di taglio.

INTRODUZIONE TEORICA

 Il pre-amplificatore amplifica piccoli segnali, presentando un comportamento più complesso, che si può

assimilare a quello di un filtro: in pratica non tutte le frequenze del segnale di ingresso vengono trattate

allo stesso modo. Si ha cioè un intervallo di frequenze, detto banda passante dell'amplificatore

(passband), all'interno del quale l'amplificazione si mantiene pressoché costante e dunque il

comportamento dell'amplificatore è praticamente ideale. Al di fuori della banda passante invece,

l'amplificazione degrada più o meno rapidamente; addirittura, per frequenze molto basse o molto elevate,

può accadere che l'amplificatore smetta di amplificare e introduca anzi un'attenuazione sul segnale!

SCHEMA CIRCUITALE

 Vcc o +V= 12V

 Vi o Vin= Segnale d'ingresso

 Vu o Vout= segnale di uscita

ELENCO STRUMENTI E MATERIALI USATI

 Generatore di funzione, Tti-TG315. (frequenza massima 3 MHz)

 Oscilloscopio, GW INSTEK 1052-U. (frequenza massima 30 MHz)

 Alimentatore stabilizzato.

 Transistor BC107

 Cavi coassiali BNC.

SVOLGIMENTO DELLA MISURA, DESCRIVENDO LA PROVA PRATICA

1. Colleghiamo opportunamente l'alimentatore per fornire la tensione di alimentazione +V di 12 V, il

generatore di funzione (esclusivamente ai morsetti d'ingresso dell'amplificatore) e l'oscilloscopio per

misurare il segnale d'ingresso e quello d'uscita, si procede applicando in ingresso un segale con i valori

riportati in tabella, misuriamo il corrispondente segnale di uscita e calcoliamo il guadagno. La frequenza di

lavoro la scegliamo in centro banda (Intervallo di frequenza intermedia, variabile da caso a caso) pari ad

un valore di 30 KHz. Abbiamo in seguito osservato la variazione dei valori di Vu commentando a dovere i

risultati ottenuti.

2. Abbiamo scelto un valore di Vi= 11 mV come costante per l'intero esercizio e proseguito la seconda fase

della prova in questo modo: misurando quanto vale il valore massimo in centro banda di Vu e Av, (ad una

frequenza stimata sui 30 KHz); abbiamo notato ed evidenziato (come si nota in tabella) le due frequenze

di taglio (fti ed fts); quindi rilevato altri 20 valori scelti opportunamente in coerenza con le due frequenze

di taglio; la prova si è conclusa con la creazione della curva di risposta in frequenza e una opportuna

conclusione.

TABELLA DEI VALORI MISURATI, DEI VALORI CALCOLATI CON GRAFICO

 Risposta in ampiezza (Cb= 30 KHz)

 Risposta in frequenza (Vi= 11 mV)

 Istogramma

o A circa 300 Hz abbiamo la prima frequenza di taglio (fi)

o A circa 200000 Hz abbiamo la seconda frequenza di taglio (fs)

o Da 350 Hz a 280000 Hz abbiamo la banda passante

o Da 1500 Hz a 50000 Hz abbiamo il centro banda

*La curva di risposta in frequenza su carta logaritmica è fornita in (allegato #1) alla relazione.

FORMULE USATE E CALCOLI ESEGUITI

Guadagno:

Av= Vu/Vi

 Av, Guadagno [Adimensionale]

 Vu, Tensione in uscita [V]

 Vi, Tensione in ingresso [V]

Frequenza di taglio:

ft= Av*0,7

 ft, Frequenza di taglio [Hz], serve per calcolare fi ed fs

 Av, Guadagno [Adimensionale]

CONCLUSIONE, COMMENTO E ANALISI OTTENUTA

Nello studio in frequenza degli amplificatori; la grandezza che generalmente interessa di più è il guadagno, che,

considerato in condizione di regime, prende notoriamente il nome di funzione di risposta armonica e si indica

generalmente con la notazione "Av".

In particolare, interessa soprattutto l'andamento in frequenza del modulo della risposta armonica, mentre quello

della fase, almeno per la maggior parte delle applicazioni, ha scarsa rilevanza ai fini dell'utilizzatore. Per un

amplificatore, l'andamento del modulo del guadagno al variare della frequenza risulta, in genere, del tipo

seguente:  Centro banda, è l'intervallo delle

frequenze che determinano il

guadagno massimo.

 Banda passante, è l'intervallo

delle frequenze che determinano

comunque un guadagno

superiore BW= fs-fi quindi con

una tolleranza di circa 30%