Московский инженерно-физический институт

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Озерский технологический институт

(филиал)

ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Московский инженерно-физический институт

(государственный университет)»

(ОТИ МИФИ)

Кафедра: ЭиА

Лабораторная работа № 3

по дисциплине:

«электроника и микропроцессорная техника»

«Параметры однокаскадных усилителей на биполярных транзисторах»

Студенты Гильмитдинов И.Р.

Лукин А.С.

Группа 1ИТ-27Д

Преподаватель Миляев Р.М.

Цель работы:

Изучение и экспериментальное определение некоторых параметров усилительных каскадов малых сигналов на биполярных транзисторах.

.

Ход работы:

1) Собираем схему усилительного каскада ОЭ - общий эмиттер согласно рисунку 1. В работе используем транзистор КТ503Б.

2) Подаем питающее напряжение на схему. С помощью цифрового вольтметра измеряем, параметры усилителя в режиме работы по постоянному току и заносим результаты в таблицу №1. Для этого используем схему представленную на рисунке 2.

, В	, В	, В	, В	, В
0,73	3,33	2,49	0,54	5,11

Сопротивления коллектора, эмиттера и базы:

R_к = 5.1*10³ Ом R_э = 510 Ом R_б = 510 Ом

Ток на коллекторе, эмиттере и базе:

= = = A

= = = A

A

3) Измеряем основные параметры усилительного каскада на частоте 3 кГц при Сэ = 200 мкФ и Сэ = 0 мкФ. Результаты заносим в таблицу №2 и №3. По экспериментальным данным рассчитываем входное и выходное сопротивление и коэффициент усиления мощности. Для этого используем схему представленную на рисунке 3.

Сэ=200 мкФ

, В	, В	, В	, В	, В
0,066	0,067	1,69	0,068	1,15

R = 100 Ом R_н = 10 кОм

Входное сопротивление

= 6,6 кОм

Выходное сопротивление

= 112 кОм

Коэффициент усиления мощности

где А

А

Сэ=0 мкФ

, В	, В	, В	, В	, В
0,0683	0,0692	1,105	0,072	0,768

R = 100 Ом R_н = 10 кОм

Входное сопротивление

кОм

Выходное сопротивление

кОм

Коэффициент усиления мощности

где А

А

4) Снимаем амплитудную характеристику усилителя при Сэ = 200 мкФ и Сэ = 0 мкФ. Результаты заносим в таблицу. По экспериментальным данным строим амплитудную характеристику.

С_э=0 мкФ

Uвх В	0.13	0.14	0.16	0.18	0.2
Uвых В	0.525	0.583	0.677	0.765	0.843

Рис. 4 Амплитудная характеристика усилителя.

Сэ=200 мкФ

Uвх В	0.13	0.14	0.16	0.18	0.2
Uвых В	1.8	1.88	2.0	2.1	2.2

Рис. 5 Амплитудная характеристика усилителя.

5) Зафиксируем входное напряжение, при котором в выходном сигнале становятся заметны искажения.

При Сэ = 200 мкФ искажения начинаются после Ег = 1,4 B. А при Сэ = 0 мкФ искажения начинаются после Ег=2,1 B.

Вывод:

В данной работе были рассмотрены параметры усилительного каскада ОЭ - общий эмиттер, на базе биполярного транзистора КТ503Б. Были получены параметры режима работы по постоянному току, определяющие рабочую точку усилителя. Были получены основные параметры усилительного каскада на частоте 3 кГц: входное и выходное сопротивление, коэффициент усиления мощности. Также были получены амплитудные характеристики усилителя. Было замечено, что параметры и характеристики усилителя зависят от емкости конденсатора Сэ. В отсутствии емкости входное и выходное сопротивления увеличиваются, а коэффициент усиления мощности уменьшается. В отсутствии конденсатора амплитудная характеристика смещается вверх. Также следует отметить влияние конденсатора на минимальное входное напряжение при котором происходит искажение сигнала: в его отсутствии минимум увеличивается.

Ответы на контрольные вопросы.

1) К основным параметрам усилителей относятся:

Коэффициент усиления показывает, во сколько раз полезный эффект в нагрузке Z_н на выходе усилителя больше эффекта, создаваемого источником сигнала. Различают коэффициенты усиления напряжения, тока, мощности.

Коэффициент усиления напряжения К_U представляет собой отношение напряжения на нагрузке U_н к напряжению холостого хода источника входного сигнала Е_г.

Коэффициент усиления тока К_i определяется отношением тока нагрузки I_н к току короткого замыкания источника входного сигнала.

Коэффициент усиления мощности К_р определяется отношением мощности Р_н, отдаваемой в нагрузку к мощности источника входного сигнала Р_г.

Входной импеданс (сопротивление) усилителя

Выходной импеданс (сопротивление) усилителя

Где – выходное напряжение усилителя в режиме холостого хода на выходе.

– выходной ток в режиме короткого замыкания на выходе.

2) Режим работы А транзистора усилителя ОЭ - рабочая точка находится посередине линейного участка входной характеристики.

3) Режим работы транзистора усилителя ОБ - рабочая точка находится посередине линейного участка входной характеристики.

4) Режим работы транзистора усилителя ОК - рабочая точка находится посередине линейного участка входной характеристики.

5) Основной причиной температурной нестабильности режима транзистора в усилителеявляется сильная зависимость теплового тока от температуры.

6) Принцип эммитерной стабилизации в схеме изображенной на рисунке 1 заключается в том, что делитель R1,R2 задаёт потенциал базы и тем самым достаточно жестко фиксирует потенциал эмиттера, поскольку Uэб=0. В этих условиях ток Iэ, равный Uэ/Rэ, не может сильно меняться.

7) Схема замещения усилителя ОЭ при малом сигнале в области СЧ выглядит следующим образом.

8) Увеличить входное сопротивление каскада ОЭ можно с помощью внесения ООС

9) Малосигнальная схема замещения каскада ОБ в области СЧ. выглядит следующим образом.

14) Для малосигнальной эквивалентной схемы каскада ОБ в области СЧ выражения для входного и выходного сопротивлений выглядят следующим образом.

таким образом, входное спротивление усилителя ОБ значительно меньше, чем в схеме ОЭ

Отсюда следует, что выходное сопротивление каскада ОБ примерно в ( 1+ ) раз больше, чем в схеме ОЭ.

15) Малосигнальная эквивалентная схема каскада ОК в области СЧ выглядят следующим образом. При этом выражения для входного и выходного сопротивлений имеют вид.

,

где - коэффициент токораспределения в эмиттерной цепи при R_бг→∞

С учётом шунтирующего действия базовой цепи входное сопротивление каскада: R_б

С учётом шунтирующего действия сопротивления в цепи эмиттера выходное сопротивление:

У эмиттерного повторителя входное сопротивление больше, а выходное сопротивление меньше чем в каскаде ОЭ.

16) Для малосигнальной эквивалентной схемы замещения каскада ОК в области СЧ выражения коэффициентов усиления напряжения, тока и мощности имеют вид.

17) Эмиттерный повторитель - каскад ОК представляет собой усилитель со стопроцентной последовательной ООС по напряжению. Такая ОС приводит к существенному увеличению входного сопротивления, уменьшению выходного сопротивления, уровня линейных и нелинейных искажений, стабилизации усилительных характеристик.

18) Схемы сложных эмиттерных повторителей представлены ниже.

где

а) эмиттерный повторитель на составном транзисторе.

б) с дополнительной обратной связью.

в) с динамической нагрузкой.

г) с «нейтрализованным сопротивлением» делителя.

19) Особенности каскада ОБ заключаются в том, что входное сопротивление усилителя ОБ меньше чем в схеме ОЭ; выходное сопротивление каскада ОБ примерно в (1+b) раз больше, чем в схеме ОЭ . Что объясняется глубокой ОС по току, которая одновременно способствует стабилизации выходного тока , что ведет к большей линейности выходных и проходных характеристик транзистора и амплитудной характеристики усилителя. Непосредственное каскадирование усилителей ОБ бессмысленно т. к. Ku<1 при R_Г→∞ , К_i<1

20) Особенности каскада ОЭ заключаются в то, что

· каскад ОЭ позволяет получить наиболее высокий коэффициент усиления по напряжению.

· имеет невысокое входное и относительно большое выходное сопротивление.

· имеет узкий диапазон частот, в котором обеспечивается равномерное усиление

· вносит фазовый сдвиг 180⁰ в диапазоне СЧ.

21) Методика измерения входного и выходного сопротивлений усилительного каскада заключается в следующем:

Входное сопротивление усилителя определяем по формуле:

Ом

где Uвх – напряжение на входе усилителя.

Iг - ток генератора – измеряем в цепи базы транзистора.

Выходное сопротивление усилителя определяем по формуле:

Ом

где Uxx –напряжение холостого хода – измеряем на выходе усилителя при отключенной нагрузке, а Uн - напряжение на нагрузке