2. Задания на теоретические расчеты

2. Задания на теоретические расчеты

2. 1. Ознакомиться со схемами включения биполярного транзистора, с методикой исследования и снятия статических вольт-амперных характеристик с ОБ и ОЭ

 2. 2. Рассчитать по формуле (15) и построить нагрузочную характеристику I_к= ¦₃ (U_кэ) биполярного транзистора для следующих исходных данных R_к=1кОм, 3кОм; Е_к=10B;

3. Задания на экспериментальное исследование

ЗАДАНИЕ. 1 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (ВАХ) ТРАНЗИСТОРА, ВКЛЮЧЕННОГО ПО СХЕМЕ С ОЭ (С ПОМОЩЬЮ АМПЕРМЕТРА-ВОЛЬМЕТРА).

1. Снять входную ВАХ –I_б=F(U_бэ)|_Uкэ=const. Собрать схему (рис. 3). Данные занести в таблицу аналогичную табл. 1. Измерения проводить при Iб=0; 0. 01; 0. 05; 0. 1мА, при Uкэ=0 и +15В.

По результатам измерений построить графики.

2. Снять семейство выходных ВАХ – I_к=F(U_кэ)|_Iб=const. Данные занести в таблицу аналогичную табл. 2.

	Рис. 3

Таблица 2.

Uкб (В), V2		-0. 5
Iэ=0мА, А1	Iк (мА), А2
Iэ=2мА, А1	Iк (мА), А2
Iэ=4мА, А1	Iк (мА), А2
Iэ=8мА, А1	Iк (мА), А2

По результатам измерений построить графики семейства выходных ВАХ.

ЗАДАНИЕ 2 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (ВАХ) ТРАНЗИСТОРА, ВКЛЮЧЕННОГО ПО СХЕМЕ С ОЭ (С ПОМОЩЬЮ ОСЦИЛЛОГРАФА).

1 Снять входную ВАХ – I_б=F(U_бэ)|_Uкэ=const. Собрать схему (рис. 4). Получить на экране изображение ВАХ, удобное для снятия показаний. Данные занести в таблицу аналогичную табл. 2 или просто убедиться в их соответствие.

Рис. 4

2. Снять семейство выходных ВАХ – I_к=F(U_кэ)|_Iб=const. Собрать схему 5. Получить на экране изображение ВАХ, удобное для снятия показаний. Данные занести в таблицу аналогичную табл. 2 и убедиться в их соответствие.

Рис. 5
4. Отчет

Отчет должен содержать:

1. Название работы, фамилию и. о. студента и номер группы.

2. Схемы для исследования вольт–амперных характеристик ОБ и ОЭ.

3. Таблица с результатами измерений и графики вольт–амперных характеристик.

4. Вычисленные значения h-параметров транзистора.

5. Контрольные вопросы

1. Схема и методика снятия статических характеристик транзистора для схемы ОБ.

2. Входные и выходные характеристики транзистора, включенные по схеме с ОБ.

3. Схема и методика исследования вольт-амперных характеристик транзистора для схемы ОЭ.

4. Входные и выходные характеристики для схемы включения с ОЭ.

Литература

1. Немцов, М. В., М. Л. Немцова. Электротехника и электроника: учебник для среднего профессионального образования по техническим специальностям /- 6-е изд., стер. – Москва: Академия, 2013.
2. Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники: Учебное пособие для колледжей. – Ростов – на – Дону: Феникс, 2012. – 407с.

 

Лабораторная работа № 9-10

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИСТИВНОГО УСИЛИТЕЛЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ.

Цель: Экспериментальное исследование резистивного усилителя низкой частоты.

Теоретическая часть

Резистивный усилитель – это усилитель, у которого в качестве нагрузки используются резисторы. Так как в этом усилителе из-за от­сутствия катушек индуктивности (индуктивностью выводов элемен­тов пренебрегаем) не возникает колебательных процессов, то резистивный усилитель часто называют апериодическим усилителем. Резисторы в резистивном усилителе используются в качестве внут­ренней и внешней нагрузки.

Схема однокаскадного резистивного усилителя с общим эмиттером (рисунок) при прочих равных условиях дает наибольший коэффициент уси­ления по мощности. В качестве внутренней и внешней нагрузки ис­пользуются резисторы R_K и R_H соответственно. Внешний нагрузочный резистор может отсутствовать, если в качестве внутренней коллек­торной нагрузки включены громкоговоритель, реле, линия связи и т. п. Назначение конденсаторов разделение и блокировка

От простейшей схемы усилителя с ОЭ схему отличают две особенности:

первая – использование вместо источника смещения (Е_БЭ) резистивного делителя напряжения, состоящего из резисторов R₁ и R₂. Делитель используется для экономии – не требуется дополнительного относительно сложного и доро­гостоящего источника питания. Сопротивления резисторов делителя подбирают так, чтобы на базу относительно эмиттера поступала толь­ко часть напряжения питания, равная открывающему напряжению Е_БЭ = 0, 5…0, 8 В. В простейших схемах резистор R₂ исключают и ус­танавливают открывающее напряжение с помощью одного резистора R₁;

вторая – использова­ние резистора R_Э. Сопротивление этого резистора равно R_Э = 0, 1…1 кОм. Его назначение – обеспечить температурную стаби­лизацию параметров каскада. Стабилизация возникает благодаря воз­никающей отрицательной обратной связи, свойства которой будем рассматривать далее.

Работа резистивного усилителя при подаче на вход гармоническо­го сигнала иллюстрируется диаграммой токов и напряжений (рис. ). На рис. а приведена передаточная характе­ристика транзистора. Это зависимость выходного тока коллектора от управляющего напряжения между базой и эмиттером. На характери­стике показана рабочая точка, соответствующая открывающему на­пряжению E_БЭ = 0, 5…, 8 В и постоянному току коллектора I_КО (для маломощных транзисторов I_КО = 0, 1…10 мА).

На рис. в) приведена зависимость от времени напряжения на базе транзистора, равного сумме напряжения смещения (Е_БЭ) и входного переменного сигнала. Амплитуда переменного сигнала для обеспечения линейного режима работы усилителя не должна превышать 0, 1 В. Зависимость тока коллектора от времени, показана на рис. б). График получен на основе кривых рис. а) и рис. в). Порядок построения показан стрелками и штриховыми линиями.

Как видим, при увеличении входного напряжения увеличивается ток коллектора транзистора (см. схему). Переменная составляющая этого тока, протекая по резисторам R_К и R_Н создает на коллекторе транзистора переменное напряжение (рис. г). Отметим, что при увеличении тока коллектора напряжение на коллекторе уменьшается, так как увеличивается падение напряжения на резисторах R_К и R_Н – так возникает дополнительный фазовый сдвиг между входным и вы­ходным напряжениями, равный 180°.

Напряжение на выходе усилите­ля, возникающее на резисторе R_Н будет содержать только перемен­ную составляющую. Постоянное напряжение на коллекторе транзистора, равное U_КО = Е_П – R_КI_КО отделено от резистора R_Н выход­ным разделительным конденсатором.

Показатели резистивного усилителя легко получить, используя ра­нее полученные формулы. Входная проводимость резистивного уси­лителя с учетом резистивного делителя равна:

Выходное сопротивление равно:

.

При коэффициент усиления усилителя равен:

Например, если крутизна мало­мощного транзистора S = 20 мА/В, а сопротивление нагрузки R_H = 0, 5 кОм, то модуль коэффициента усиления по напряжению резистивного усилителя равен К₀ = 10.

Отметим, что эти показатели получены на так называемых средних частотах входного сигнала, когда со­противления разделительных и блокировочных конденсаторов пре­небрежимо малы, а инерционность транзистора и его паразитные ем­кости не учитываются. Область средних частот (СЧ) показана на амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) резистивного усилителя (рис. ).

В области низких частот (НЧ) коэффициент усиления уси­лителя уменьшается из-за увеличения емкостных сопротивлений раз­делительных конденсаторов. На нулевой частоте сопротивление раз­делительных конденсаторов равно бесконечности, и коэффициент усиления усилителя равен нулю. С уменьшением частоты увеличива­ются также сопротивления блокировочных конденсаторов. Как прави­ло, это тоже приводит к уменьшению усиления усилителя.

На высоких частотах (ВЧ) начинают сказываться инерци­онность транзистора, емкости его переходов, а также паразитные ем­кости монтажа, возникающие между выводами радиоэлементов и корпусом устройства. Указанные емкости невелики. Однако с ростом частоты сопротивление внутренних емкостей транзистора и паразитных

емкостей монтажа уменьшается, и в пределе, при f ® ¥, выводы транзистора по переменному напряжению оказываются закороченными, а выводы радиоэлементов – соединенными с корпусом. Поэтому коэффициент усиления усилителя с ростом частоты уменьшается в пределе до нуля.

Для описания частотных свойств резистивного усилителя вводятся две граничные частоты: f_НЧ и f_ВЧ – граничные частоты для областей низких и высоких частот соответственно (рис. АЧХ). Как правило, они определяются при условии равенства 0, 707 от значения коэффициента усиления усилителя в области средних частот. Например, для телефонных кана­лов связи эти частоты обычно равны:

f_НЧ = 300 Гц; f_ВЧ = 3400 Гц.

Все усилители для телефонной линии должны обеспечивать усиление в указанном диапазоне частот. В противном случае ухудшится качество связи, и, например, будет плохо работать модем компьютера.

 

 Задание и порядок выполнения работы:

 

1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом

 

 

 

 

2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки    открывается окно в котором курсором необходимо пометить файл < Резистивный усилитель низкой частоты на дискретных элементах. ewb> и нажать кнопку Открыть. Появится схема изображенная выше

3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу .

 

4. Определите какого типа и по какой схеме работает транзистор (с ОБ, ОЭ, ОК) в исследуемом усилителе. Подайте на вход усилителя с блока ПГС напряжение синусоидальной формы частотой 1000 Гц и, изменяя величину сопротивления резистора, регулирующего значение выходного напряжения Uвых, добейтесь усиления сигнала;

5. Изменяя входной сигнал от 0, снимите амплитудную характеристику усилителя Uвых= f(Uвх) на частоте входного сигнала 1000 Гц; Исследуйте работу схемы при различных значениях: напряжения входного сигнала Uвх и частоты входного сигнала, проанализируйте полученные результаты, анализ и выводы внесите в отчет по лабораторной работе.

6. По данным измерений постройте характеристику Uвых= f(Uвх) и вольт-амперную характеристику.                                             

7. Анализ, выводы по результатам проведенной самостоятельно лабораторной работы являются защитой работы.

Контрольные вопросы:

1. Принцип работы резистивного усилителя.

2. Функции конденсатора в схеме усилителя.

 

Содержание отчета:

1. Тема
2. Цель
3. Схема
4. Ход работы
5. Характеристики
6. Анализ и выводы по результатам исследования работы резистивного усилителя низкой частоты.

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: