Resistenza di ingresso e di uscita di un amplificatore a BJT

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Testo

RILIEVO DELLA RESISTENZA DI INGRESSO E DI USCITA DI UN AMPLIFICATORE A BJT
Schema elettrico per il rilievo della resistenza d’ingresso dell’amplificatore
Schema elettrico per il rilievo della resistenza d’uscita dell’amplificatore

ELENCO COMPONENTI
Function generator, alimentatore (12 V), amplificatore (BJT 2N3904 ad emettitore comune), multimetro digitale (voltmetro – tensione sinusoidale in ingresso all’amplificatore), multimetro digitale (voltmetro – tensione sinusoidale in uscita all’amplificatore), decade resistor , cavi coassiali ed unifilari, connettori di collegamento.
RELAZIONE TECNICA
Scopo di questa esperienza è il rilievo della resistenza d’ingresso e d’uscita di un amplificatore, utilizzando un BJT 2N3904 ad emettitore comune.
La misura di tali resistenze ha uno scopo molto importante, quello di determinare le condizioni di adattamento. Si ricordi infatti che nel collegamento tra due quadripoli, il massimo trasferimento di potenza di segnale da uno all’altro si ha quando la resistenza di uscita del primo è quella alla resistenza di ingresso del secondo. Proprio per questo, determinare i valori delle resistenze di uscita e di ingresso di un amplificatore è fondamentale per effettuarne il collegamento ad altri dispositivi.
In tal caso, si utilizza un segnale sinusoidale di ingresso con frequenza 1 KHz, che risulta, per gli amplificatori a basse frequenze, a centro banda. In corrispondenza di tale frequenza gli elementi reattivi dell’amplificatore sono da ritenersi trascurabili.
Iniziamo ad analizzare lo schema elettrico utilizzato per la determinazione della resistenza d’ingresso dell’amplificatore. Innanzitutto troviamo il generatore di segnale (function generator), mediante il quale viene fornito il segnale sinusoidale.
Tale segnale va in ingresso ad un resistore a decade, collegato in serie al generatore, e costituito cioè da diversi avvolgimenti, ognuno con una data sezione, e ai quali corrisponde, di conseguenza, un valore massimo. Tale resistore può infatti fornire una resistenza che varia da 0 Ω a 10000 Ω.
Il segnale va poi in ingresso all’amplificatore, dove, in parallelo, è collegato un multimetro che funge da voltmetro, mediante il quale è possibile determinare il valore di tensione di tale segnale.
In uscita all’amplificatore troviamo un secondo multimetro, che funge anche questo da volmetro, e mediante il quale, in questo caso, è possibile determinare il valore di tensione del segnale uscente.
Nel caso della determinazione della resistenza d’ingresso dell’amplificatore, si è proceduti alla lettura della tensione di uscita con R pari ad un corto circuito (0 Ω): tale valore di tensione è risultato essere pari a 500 mV. Si è poi aumentato sempre più il valore della resistenza a decade fino a quando il valore di tensione di uscita non è risultato essere la metà del valore precedente (quindi 250 mV); cosa che succede al valore di 1451 Ω. Ciò vuol quindi dire che la resistenza d’ingresso dell’amplificatore preso in esame equivale a 1451 Ω.

Questo procedimento è detto a dimezzamento della tensione d’uscita ed è applicabile agli amplificatori a bassa o media resistenza d’ingresso (amplificatori a transistor).
Si è poi passati a determinare il valore della resistenza d’uscita dell’amplificatore. Analizziamo lo schema elettrico utilizzato per la determinazione della resistenza d’uscita dell’amplificatore. In ingresso troviamo il generatore di segnale (function generator), mediante il quale, anche in questo caso viene fornito un segnale sinusoidale di frequenza 1 KHz. Tale segnale va in ingresso all’amplificatore e, mediante un voltmetro, ne viene determinato il valore (500 mV). In uscita all’amplificatore viene collegato, in parallelo, un resistore a decade, e, in parallelo a quest’ultimo, un multimetro che funge da voltmetro, mediante il quale è possibile determinare il valore di tensione del segnale in uscita dall’amplificatore.
Una volta letto il valore di tensione con R pari ad infinito (circuito aperto), sappiamo che il valore di tensione rilevato in questo caso si dimezzerà nel momento in cui la resistenza a decade eguaglierà il valore della resistenza di uscita dell’amplificatore. Si è cosi proceduti alla lettura del valore della tensione d’uscita con resistore non collegato (400 mV). Dopodichè si è diminuito il valore di tale resistore fin quando la tensione di uscita non è arrivata a 200 mV, cosa che si è verificata al valore di 1191 Ω. È questo il valore della resistenza d’uscita dell’amplificatore.

Inoltre, come ulteriore verifica, è stata effettuata una lettura con resistenza a decade a 7167 Ω e valore di tensione di uscita pari a 343 mV (valore casuale, preso per solo fine dimostrativo). È infatti possibile determinare il valore della resistenza di uscita dell’amplificatore come segue:

Valore che, come si vede, corrisponde a quello rilevato sperimentalmente.

Esempio



  



Come usare