Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Кафедра «Мехатронные системы»

Методические указания к лабораторной работе № 2

"Усилительный каскад с общим коллектором"

по дисциплине

"Электронные устройства мехатронных и робототехнических систем"

Ижевск 2016

Необходимые ЭРЭ: светодиод вместо лампы накаливания, биполярные транзисторы малой и средней мощности 4 шт., резисторы, конденсатор емкостью 15 мкФ 1 шт.

Таблица 1 – Резисторы

№	Обозначение резисторов	Номинальное сопротивление резисторов
1.	R1	5.1 кОм
2.	R2	130-200 Ом (последовательно со светодиодом)
3.	4R1	1 кОм
4.	4R2	3.3 кОм
5.	5R1	10 кОм
6.	5R2	3.3 кОм
7.	5R3	1 кОм
8.	6R1	1 кОм
9.	6R2	680 Ом
10.	6R3	0-2.5 кОм

В соответствии с эквивалентной схемой (рис. 1) ток эмиттера равен по значению и противоположен по знаку току коллектора.

Рисунок 1 - Эквивалентная схема усилителя с общим коллектором (эмиттерного повторителя)

При условии RН << rK/ , где rK – дифференциальное сопротивление коллектора.

Коэффициент усиления по току KI = –( +1) = h21Э.

Входное сопротивление RBX = (1 + h21Э)RН. Таким образом, коэффициент усиления по напряжению равен единице: KU ≈ (KI/RН)/RBX ≈ 1. Поэтому можно считать, что усилитель ОК повторяет на выходе входное напряжение как по значению, так и по фазе. По этой причине усилитель ОК называют эмиттерным повторителем.

В соответствии с приведенными соотношениями выходное сопротивление усилителя RВЫХ ≈ rЭ. Как видно, выходное сопротивление усилителя ОК очень мало, и поэтому сопротивление нагрузки, шунтирующее RВЫХ, может быть при необходимости выбрано малым. Благодаря малому выходному сопротивлению эмиттерный повторитель близок к генератору напряжения.

Ход работы

Соберите эмиттерный повторитель на npn-транзисторе (Схема 4). Подайте на него синусоидальный сигнал, симметричный относительно нуля (убедитесь, что "сдвиг" постоянного тока генератора установлен на нуль), и посмотрите на осциллографе, какое получается плохое "повторение". Дайте точное объяснение, почему так получается.

Теперь попробуйте подсоединить питание эмиттера к напряжению -15 В вместо земли и посмотрите выходной сигнал. Объясните, что получилось.

Рисунок 2 – Схемы транзисторного ключа и усилителя с общим коллектором (эмиттерного повторителя)

Входное и выходное полное сопротивление повторителя. В последней схеме замените малый резистор базы на 10кОм, чтобы имитировать источник сигнала с умеренно высоким полным сопротивлением, т.е. малой способностью отдавать ток.

а) измерьте - выходное полное сопротивление повторителя, подсоединив нагрузку 1 кОм (с блокировочным конденсатором - зачем?) к выходу повторителя и наблюдая за падением амплитуды выходного сигнала; используйте для этого малый входной сигнал - меньше вольта. Если рассматривать выход эмиттерного повторителя как источник сигнала, соединенный последовательно с Zвых[схема Тевенина] то нагрузка 1 кОм образует вместе с Zвыхна частоте сигнала делитель, при этом полное сопротивление блокировочного конденсатора пренебрежимо мало. Отсюда находим Zвых. Имеет ли смысл измеренное значение?

б) Уберите нагрузку 1 кОм. Теперь измерим Zвх, полное входное сопротивление, связанное в этой конкретной схеме с базой транзистора, проводя измерения поочередно на обоих концах входного резистора 10 кОм. При этом измерении резистор эмиттера 3,3 кОм также является "нагрузкой". Снова используйте малый сигнал. В чем смысл результата?

Источник тока. Постройте источник (приемник тока) по схеме 6. Медленно изменяйте переменную нагрузку 2,5 кОм и наблюдайте за изменением значения измерительного авометром тока. Что произойдет при максимальном значении сопротивления? Можете ли вы это объяснить в терминах рабочего диапазона по напряжению источника тока?

Даже в рабочем диапазоне напряжений можно обнаружить изменения выходного тока с изменением нагрузки. Что вызывает эти изменения? Можете ли вы проверить ваше объяснение соответствующими измерениями?

Рисунок 3 – Схемы источника тока

Ход работы

1. Соберите схему согласно вашему заданию.

2. Проверьте работоспособность вашей схемы.

3. Опишите какие явления происходят в схеме.

4. Запишите результаты экспериментов в отчет.

5. Сформулируйте выводы.

Контрольные вопросы

Усилительные каскады с общим коллектором.
Коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления каскада.

Литература

а) основная литература

1. Глинкин Е.И. Схемотехника аналоговых интегральных схем: учебное пособие [Электронный ресурс]. / Е.И. Глинкин. - 2-е изд., доп. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО "ТГТУ", 2012. - 152 с. ISBN/ISSN:978-5-8265-1072-8 // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL: http://window.edu.ru/resource/453/76453 (дата обращения: 11.07.2013).

2. Кузнецов Б.Ф. Электронные промышленные устройства: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - Изд-во: Ангарской государственной технической академии, 2010. - 151 с. ISBN/ISSN:978-5-89864-072-9 // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL:http://window.edu.ru/resource/335/73335 (дата обращения: 11.07.2013).

3. Кулик В.Д. Силовая электроника. Автономные инверторы, активные преобразователи: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - СПб.: СПбГТУРП, 2010. - 90 с. // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL: http://window.edu.ru/resource/330/76330 (дата обращения: 11.07.2013).

4. Муромцев Д.Ю. Основы проектирования электронных средств: учебное пособие [Электронный ресурс] / Д.Ю. Муромцев, И.В. Тюрин. - Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2011. - Ч. 1. - 80 с. ISBN/ISSN:978-5-8265-0980-7 // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL:http://window.edu.ru/resource/512/76512

5. Чернышова Т.И., Чернышов Н.Г. Моделирование электронных схем: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - Тамбов: Издательство ТГТУ, 2010. - 80 с. ISBN/ISSN:978-5-8265-0965-4 // Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL:http://window.edu.ru/resource/209/73209 (дата обращения: 11.07.2013).

б) дополнительная литература

1. Афанасьева Н.А., Булат Л.П. Электротехника и электроника: Учебное пособие [Электронный ресурс]. - 2-е изд., перераб. и дополн. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. - 181 с. ISBN/ISSN:5-89565-117-8// Единое окно доступа к информационным ресурсам. URL: http://window.edu.ru/resource/926/77926 (дата обращения: 11.07.2013).

2. Гаврилов С. А. Искусство схемотехники. Просто о сложном. – СПб.: Наука и Техника, 2011. – 352 с.

3. Майер Р.В. Основы электроники. Курс лекций: Учебно-методическое пособие. – Глазов: ГГПИ, 2011. – 80 с.

4. Топильский В. Б. Схемотехника измерительных устройств / В. Б. Топильский. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. – 232 с.

Воспользуйтесь поиском по сайту: