Порядок проведения работы. 3.1. Собрать на стенде и исследовать схему усилительного каскада ОЭ (рис
3.1. Собрать на стенде и исследовать схему усилительного каскада ОЭ (рис. 2.1).
3.1.1. Произвести наладку режима работы транзистора, установив его рабочую точку. Для этого на вход усилителя подать от внутреннего генератора синусоидальное напряжение U3 частотой 1000 Гц (переключатель частоты в положении 6). Подключить осциллограф к выходу каскада и, увеличивая входной сигнал регулятором напряжения U3, получить ограничение формы выходного сигнала Uвых = U4. Установить такое сопротивление переменного резистора R5 в цепи смещения транзистора, при котором обеспечивается симметричное ограничение выходного сигнала.
3.1.2. Снять и построить амплитудную характеристику усилительного каскада ОЭ Uвых = f (Uвх) при частоте входного сигнала 1000 Гц для режима холостого хода (Rн = ∞) и заданного сопротивления нагрузки
Rн = R11 = 1 кОм (табл. 2.1).
Таблица 2.1
| Резуль-таты изме-рения | Uвх, мВ | Режим измерения | ||||||||||
| Iвх, мкА | Rн = ∞ | |||||||||||
| Uвых, В | ||||||||||||
| Iвх, мкА | Rн = 1кОм | |||||||||||
| Uвых, В | ||||||||||||
| Резуль-таты расчета | Показатели | Режим измерения | ||||||||||
| Условные обозначения | Экспериментальные значения | Теоретические значения | ||||||||||
| Rвх, кОм | Rн = ∞ | |||||||||||
| KU | ||||||||||||
| KU | Rн = 1кОм | |||||||||||
| KI | ||||||||||||
Переменные напряжения на входе Uвх и на выходе Uвых = U4 измерять внешним вольтметром относительно общего провода. Значения Uвх необходимо выбирать таким образом, чтобы 5 – 6 точек соответствовали линейной части характеристики, а 2 – 3 точки – области нелинейных искажений (в виде ограниченной амплитуды напряжения Uвых).
Одновременно измерять значения входного тока Iвх методом падения напряжения DU на резисторе R1 = 1 кОм, используя формулу
Iвх = (мкА), где DU–мВ.
Измерить и зарегистрировать постоянное напряжение Uк в рабочей точке транзистора.
3.1.3. По опытным данным рассчитать и занести в табл. 2.1 показатели усилительного каскада: Rвх = , KU = , KI = = .
3.1.4. Вычислить теоретическое значение показателей каскада: Rвх, KU, KI, используя выражения (2.2) – (2.4) при h11 = 1,5 кОм, b = 50.
3.2. Собрать на стенде и исследовать схему усилительного каскада ОК (рис. 2.2).
3.2.1. Снять и построить амплитудную характеристику каскада ОК для режима с нагрузкой Rн = 1 кОм по аналогии с п. 3.1.2. Результаты занести в табл. 2.2. Измерить постоянное рабочее напряжение Uэ на эмиттере транзистора.
Таблица 2.2
| Результаты измерения | Uвх, мВ | Режим | ||||||
| Iвх, мкА | Rн = =1кОм | |||||||
| Uвых, мВ | ||||||||
| Результаты расчета | Показатели | Эксперим. | Теоретические | |||||
| Rвх, кОм | ||||||||
| KU | ||||||||
| KI | ||||||||
3.2.2. Рассчитать экспериментальные значения показателей усилительного каскада ОК по аналогии с п. 3.1.3.
3.2.3. Вычислить теоретическое значение показателей каскада: Rвх, KU, KI, используя выражения (2.7) – (2.9).
Содержание отчета
1. Амплитудные характеристики усилительных каскадов ОЭ и ОК – 2 шт.
2. Таблицы экспериментальных и расчетных данных – 2 шт.
3. Расчеты показателей усилительных каскадов: Rвх, KU, KI.
4. Экспериментальные схемы усилительных каскадов с ОЭ и ОК.
5. Контрольные вопросы
1. Чем отличаются схемы усилительных каскадов ОЭ и ОК?
2. Объяснить назначение всех элементов схемы.
3. Определить по опытным данным постоянный ток коллектора в рабочей точке транзистора для схемы ОЭ и ОК.
4. От чего зависит и как отличается Rвх в схемах ОЭ и ОК?
5. От чего зависят коэффициенты усиления KU и KI?
6. Как отличаются амплитудные характеристики схем ОЭ и ОК?
7. От чего зависят нелинейные искажения в каскаде?
8. Оценить сходимость теоретических и опытных значений коэффициента KU для схемы ОЭ и ОК.
9. Как производится экспериментальная настройка режима работы усилительного каскада ОЭ?
10. Принцип эмиттерной стабилизации рабочего тока коллектора в усилительном каскаде.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХКАСКАДНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ
Цель работы
Исследовать амплитудные и частотные характеристики трехкаскадного усилителя с емкостной связью и двухтактным выходным каскадом. Изучить влияние обратных связей и режима работы транзисторов на свойства усилителя.
Содержание работы
1. Произвести наладку работы усилителя.
2. Снять амплитудную и амплитудно-частотную (АЧХ) характеристики
многокаскадного усилителя с обратной связью и без обратной связи.
Общая часть
Многокаскадные усилители применяются для получения большого результирующего коэффициента усиления KU, который определяется произведением коэффициентов отдельных каскадов.
Амплитудно-частотной характеристикой усилителя называют зависимость модуля коэффициента усиления от частоты входного гармонического сигнала KU = f (w).
Практически используются логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ), для которых по оси ординат откладывается коэффициент усиления в децибелах KU[дБ] = 20lgKU, а по оси ординат – частота w в логарифмическом масштабе. Это повышает точность отсчета низких частот при широком частотном диапазоне, а также дает возможность графического сложения ЛАЧХ отдельных каскадов для получения результирующей ЛАЧХ всего усилителя.
Полоса пропускания частот усилителя определяется по ЛАЧХ между низшей fн и высшей fв частотами, при которых коэффициент усиления уменьшается на 3 дБ по сравнению с его значением на средних частотах. При этом низшая частота fн зависит от емкости разделительного конденсатора и входного сопротивления каскадов. На высших частотах уменьшение коэффициента усиления обусловливается входной емкостью каскадов и «паразитной» емкостью монтажа.
Обратной связью (ОС) в усилителях называют явление передачи сигнала из выходной цепи во входную. Электрические цепи, обеспечивающие эту передачу, носят название цепей обратной связи.
Петлей обратной связи называют замкнутый контур, включающий в себя цепь ОС и часть усилителя между точками ее подключения. Местной обратной связью принято называть ОС, охватывающую отдельные каскады или части усилителя, а общей обратной связью – ОС, охватывающую весь усилитель целиком.
Обратную связь называют отрицательной, если ее сигнал вычитается из входного сигнала, и положительной, если сигнал ОС суммируется с входным. При отрицательной ОС коэффициент усиления уменьшается, а при положительной – увеличивается. Существуют схемные решения, позволяющие осуществлять обратную связь для постоянной и переменной составляющих, а также всего сигнала.
По способу включения ОС делят на четыре типа. Два из них обусловливаются видом сигнала ОС, снимаемого с выхода усилителя, то есть по напряжению или по току. Два других характеризуют схему соединения цепи ОС и входа усилителя, которое может быть последовательным или параллельным.
Несмотря на то, что отрицательная ОС уменьшает результирующий коэффициент усиления, она расширяет полосу пропускания частот, повышает стабильность всех параметров усилителя и уменьшает нелинейные искажения.