Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Экспериментальная и расчетно-графическая части работы.

Кафедра радиотехники

Лабораторная работа №1

«Исследование транзисторного усилительного каскада

с общим эмиттером»

Выполнила: Кожевникова Т.А.

гр. 533

Проверил: Акулов С.А.

САМАРА

Лабораторная работа № 1.

Исследование транзисторного усилительного каскада с общим эмиттером.

Цель работы: ознакомление с основными параметрами и характеристиками транзисторных усилительных каскадов. Приобретение практических навыков в работе с транзисторными усилительными каскадами, а так же ознакомление с особенностями каскада с общим эмиттером. Ознакомление с методами оценки нелинейных искажений. Ознакомление с методикой расчёта усилительного каскада по постоянному току.

Принципиальная схема лабораторного макета

Рисунок 1 – Принципиальная схема макета

Таблицы и графики. Значения рассчитанных параметров.

Исследование амплитудной характеристики.

Таблица 1

N	Uвх, мВ	Uвых, В
		0,031
		0,152
		0,31
		0,49
		0,81
		0,92
	7,5	1,10
		1,31
		1,51
		1,81
	13,5	2,11
		2,23
		2,52
		2,71

Рисунок 2 – Амплитудная характеристика

Исследование амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Таблица 2

f, кГц	Uвых, В	К
0,02	0,1	14,29
0,1	0,5	71,43
0,2	0,75	107,14
	1,1	157,14
	1,15	164,29
	1,15	164,29
	1,15	164,29
	0,6	85,71
	0,4	57,14
	0,15	21,43
	0,1	14,29
Uвх, мВ:	0,007

Рисунок 3 - Частотная зависимость коэффициента усиления

Исследование сквозной характеристики усилительного каскада.

Таблица 3

Uбэ,В	Iк,mA
0,62	0,31
0,64	0,49
0,66	2,5
0,68
0,7	5,401

Рисунок 4 – График сквозной характеристики транзистора

Экспериментальная и расчетно-графическая части работы.

1) Динамический диапазон: Д[dБ]= 20 lg(Uвых.max/ Uвых.min),

где U_вых._max - предельное напряжение неискаженного выходного сигнала; U_вых._min - минимальное напряжение выходного сигнала, в данной лабораторной работе принять U_вых._min = 3U_ш;

U_ш - напряжение шума на выходе усилителя, измеренное ЭВ при нулевом входном сигнале.

Д[dБ] = 39 дБ

2) Верхняя и нижняя граничные частоты (определяются из рисунка 3 по уровню К/ ):

f_нижн = 0,3 кГц;

f_верхн = 25 кГц.

3) Входное сопротивление усилителя определяется по формуле:

R_вх = R_д(U_вых.1/(U_вых.0 - U_вых.1)) – R_ист,

где R_ист - внутреннее сопротивление ГСС (594 Ом); U_вых.0 = 1,67 В U_вых.1 = 0,84 В;

R_д = 1 кОм.

R_вх= 420 Ом.

4) Выходное сопротивление усилителя определяется по формуле:

R_вых = ((U_вых.0 / U_вых.1) –1) * R_ш,

где R_ш - сопротивление шунтирующего резистора (4,7 кОм); U_вых.0 = 1,1 В; U_вых.1 = 0,85В.

R_вых = 1,4 кОм.

5) Определить и сравнить значения коэффициента усиления по напряжению:

а) К_U = U_вых. / U_вх из графика амплитудной характеристики в его прямолинейной части.

К_U = 1,335/0,009 = 148,3.

б) К_U = b *R_к / R_вх, b определяется из равенства U_вых. / U_вх = b *R_к / R_вх.

b = К_U* R_вх / R_к, R_вх = 650 Ом, R_к =1500 Ом

b = 64,3.

в) K_U = I_K*R_K/0,026, I_K = 2,5 мА (из графика сквозной характеристики при U_бэ = 0,66 В);

I_К.П» [(Е_П/2)-0,5]/(R_K+R_Э), I_К.П = [(10/2)-0,5]/(1500+150) = 2,27 мА.

K_U = 144,4.

6) Значение коэффициента нелинейных искажений

Таблица 4

Точки	B	E	C	D	A
U_бэ, В	0,62	0,64	0,66	0,68	0,7
I_k, мА	0,3	0,5	2,5		5,4

I_1m = (I_A - I_B+ I_Д - I_Е)/3 = 3,36 мА

I_2m = (I_A+ I_B-2* I_C)/4 = 0,25 мА

I_3m = [ I_A- I_B-2*(I_Д- I_Е)]/6 = -0,36 мА;

I_4m = [ I_A+ I_B-4*(I_Д+ I_Е)+6*I_С]/12 = 0,08 мА;

I_средн_. = [ I_A+ I_B+2*(I_Д+ I_Е)]/6 = 2,5 мА;

Проверка:

Сумма I₁_m + I₂_m + I₃_m + I₄_m + I_средн. должна быть равна значению I_A.

3,36 + 0,25 – 0,36 + 0,08 + 2,5 = 5,83

Значение коэффициента гармоник:

= 0,132

Кг₂ ≈ U_вх._m / 104 mВ =9,6* U_вх._m = 9,6*0,018 = 0,17

Кг₃ ≈ 72*(U_вх._m)²= 72*324*10 = 0,023

Соотношение выполняется К_Г3 £К_{Г скв.}£К_Г2: 0,023 < 0,132 < 0,17

7) По графику сквозной характеристики определяем U_С_F и U_CG_.

U_С_F = 20мВ; U_CG = 28 мВ;

U_С_F <j_Т < U_CG, термопотенциал φ_Т = 25…26мВ

Таблица 5

Точки	F	E	C	D	G
U_бэ, В	0,64	0,652	0,664	0,676	0,688
I_k, мА	0,5	1,6	2,8	4,6	5,8

I^*_1m = (I_G - I_F+ I_D* – I_E*)/3 = 2,77 мА;

I^*_2m = (I_G + I_F – 2*I_C*)/4 = 0,125 мА;

I^*_3m = (I_G - I_F – 2*(I_D* – I_E*))/6 = 0,117 мА;

I^*_4m = (I_G + I_F– 4*(I_D* + I_E*) + 6*I_C*)/12 = -0,142 мА;

Значение коэффициента гармоник:

= 0,08.

Расчетное задание (10 вариант)

Заданы: U_вых._m=(3+0,1N)В = 4 В;

β=(100+2N) = 120;

R_вх.сл=(3+0,1N)к0м = 4 кОм.

Методика расчета:

1. Для конденсаторного подключения нагрузки зададимся R_к=R_вх.сл./3 = 1,33 кОм,

тогда Е_п≈ 5,3*U_вых._m= 21,2 В;

U_к.пок.= 0,5Е_п - 0,5В = 10,1 В;

I_к.пок.≈ 0,5((Е_п- 1)/R_к) = 7,56 мА

2. Для обеспечения термостабильности выберем R_э=0,1*R_к= 0,13 кОм, тогда

U_{э пок.} ≈ I_{к пок.}*R_э = 0,983 В

U_{б пок.} = U_{э пок.}+U_{бэ пок}= 1,603 В

U_{бэ пок}=0,62В _. определили из графика при I_{б пок.} = I_{к пок.}/β=0,063

3. Для обеспечения термостабильности зададимся I_R₁=41*I_{б пок}=2,583мА, тогда

R₁=(Е_п-U_{б пок.})/I_R₁= 6,73 кОм;

R₂=U_{б пок}./(I_R₁- I_{б пок.})=0,64 кОм.

4. Определим температурную нестабильность U_{к. пок.} _. при Δt°= ± 50°С

ΔU_к_t⁰ = ± 2*10^-3*(R_к/R_э)*Δt°= 1,0 В.

0,15*U_{к пок}= 1,52 > ΔU_к_t⁰ → термостабильность достаточная.

5. При достаточно большой емкости конденсатора С_э, коэффициент усиления каскада на средних частотах равен |Ко| = S*R_н=317,2, где

S=I_{к пок.}/26mВ = 0,291;

R_н=(R_к || R_вх.сл.) = 0,75*R_к=1,09 кОм

тогда амплитуда входного напряжения каскада U_вх._m=U_вых._m /К_о= 12,61 В.

6. Значение коэффициента нелинейных искажений Кг=1,5*72*(U_вх._m)² = 17173,31

7. Входное сопротивление каскада по переменному току R_вх =(R₁|| R₂ || r_бэ), где r_бэ=β/S= 412,37 Ом;

R_вх =(R₁|| R₂ || r_бэ) = 0,241, 55 кОм

выходное сопротивление каскада по переменному току R_вых ≈ R_к=1,33 кОм.

8. Коэффициент полезного действия каскада η = U²_вых.m/(2*R_вх.сл.*E_п*I_{к.покоя})= 2,5%