Исследование работы транзисторных каскадов
жүктеу/скачать 228,29 Kb.
|
| 5 Лабораторная работа
Основными элементами каскада являются управляемый элемент УЭ, функцию которого выполняет биполярный (полевой) транзистор и резистор R. Совместно с напряжением питания Е эти элементы образуют выходную цепь каскада. Усиливаемый сигнал , принятый на рисунке 5.1 а) для простоты синусоидальным, подается на вход УЭ. Выходной сигнал снимается с вы- хода УЭ или с резистора R. Он создается в результате изменения сопротивления УЭ и, следовательно, тока i в выходной цепи под воздействием, входного напряжения. Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источ- ника постоянного напряжения Е в энергию переменного напряжения в выход- ной цепи за счет изменения сопротивления управляемого элемента по закону, задаваемому входным сигналом. Ввиду использования для питания источника постоянного напряжения Е ток i в выходной цепи каскада является однонаправленным (рисунок 5.1 а). При этом переменный ток и напряжение выходной цепи (пропорциональные току и напряжению входного сигнала) следует рассматривать как переменные состав- ляющие суммарных тока и напряжения, накладывающиеся на их постоянные составляющие IП и UП и (рисунок 1 б). Связь между постоянными и перемен- ными составляющими должна быть такой, чтобы амплитудные значения пере- менных составляющих не превышали постоянных составляющих, т. е. IП ≥ Im и UП ≥ Um. Если эти условия не будут выполняться, ток i в выходной цепи на от- дельных интервалах будет равен нулю, что приведет к искажению формы вы- ходного сигнала. Таким образом, для обеспечения работы усилительного кас- када при переменном входном сигнале в его выходной цепи должны быть соз- даны постоянные составляющие тока IП и напряжения UП. Задачу решают пу- тем подачи во входную цепь каскада помимо усиливаемого сигнала соответст- вующего постоянного напряжения UВХП (или задания соответствующего посто- янного входного тока IВХП).Постоянные составляющие тока и напряжения оп- ределяют так называемый режим покоя усилительного каскада. Параметры ре- жима покоя по входной цепи (IВХП, UВХП) и по выходной цепи (IП, UП) характе- ризуют электрическое состояние схемы в отсутствие входного сигнала. Рисунок 1 – Принцип построения (а) и временные диаграммы (б) усилитель- ного каскада Ввиду использования для питания источника постоянного напряжения Е ток i в выходной цепи каскада является однонаправленным (рисунок 5.1 а). При этом переменный ток и напряжение выходной цепи (пропорциональные току и напряжению входного сигнала) следует рассматривать как переменные состав- ляющие суммарных тока и напряжения, накладывающиеся на их постоянные составляющие IП и UП и (рисунок 5.1 б). Связь между постоянными и перемен- ными составляющими должна быть такой, чтобы амплитудные значения пере- менных составляющих не превышали постоянных составляющих, т. е. IП ≥ Im и UП ≥ Um. Если эти условия не будут выполняться, ток i в выходной цепи на от- дельных интервалах будет равен нулю, что приведет к искажению формы вы- ходного сигнала. Таким образом, для обеспечения работы усилительного кас- када при переменном входном сигнале в его выходной цепи должны быть соз- даны постоянные составляющие тока IП и напряжения UП. Задачу решают пу- тем подачи во входную цепь каскада помимо усиливаемого сигнала соответст- вующего постоянного напряжения UВХП (или задания соответствующего посто- янного входного тока IВХП).Постоянные составляющие тока и напряжения оп- ределяют так называемый режим покоя усилительного каскада. Параметры ре- жима покоя по входной цепи (IВХП, UВХП) и по выходной цепи (IП, UП) характе- ризуют электрическое состояние схемы в отсутствие входного сигнала. Показатели усилительных каскадов зависят от способа включения тран- зистора, выполняющего роль управляемого элемента. Анализ усилительных каскадов на биполярных транзисторах проводится для трех способов включе- ния: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ). Усилительный каскад с общим эмиттером. Схема усилителя с общим эмиттером представлена рисунке 2. Рисунок 2 – Схема усилительного каскада ОЭ Эксперимент 1. Исследование каскада с общим эмиттером в области малого сигнала. а) Построить схему, изображенную на рисунке 3. Установочные параметры приборов также должны соответствовать изображению. Рисунок 3 – Схема исследования каскада ОЭ б) Включить схему. Для установившегося режима в раздел "Результаты экспериментов" записать результаты измерений амплитуд входного и выход-ного напряжений, разности фаз входного и выходного синусоидальных сигна-лов. По результатам измерений амплитуд входного и выходного синусоидаль-ных напряжений, вычислить коэффициент усиления усилителя по напряже-нию. Результат записать в раздел "Результаты экспериментов". в) Для схемы на рисунке определить ток эмиттера. По его значению вы-числить дифференциальное сопротивление rэ эмиттерного перехода. Используя найденное значение, вычислить коэффициент усиления каскада по напряже-нию. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов". г) Подключить резистор RD между точкой UBX и конденсатором C1, ра-зомкнув ключ [Space]. Включить схему. Измерить амплитуды входного UBX и выходного Uвых напряжения. Вычислить новое значение коэффициента усиле-ния по напряжению по результатам измерений. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов". д) Переместить щуп канала А осциллографа в узел Ub. Снова включить схему и измерить амплитуду ub входного синусоидального напряжения в точке Ub. По результатам измерения напряжения Ub и Uout вычислить коэффициент усиления по напряжению усилительного каскада. По результатам измерения амплитуд напряжения UBX и Ub вычислить входной ток Iвх. По значениям Uвх и Iвx вычислить входное сопротивление rвх усилителя по переменному току. Ре-зультаты записать в раздел "Результаты экспериментов". ж) Замкнуть резистор RD между узлом UBX и конденсатором C1, замкнув ключ [Space]. Переместить щуп канала А осциллографа в узел Uin. Установить номинал резистора RL 2 кОм. Затем включить схему и измерить амплитуды входного и выходного синусоидального напряжения. Используя результаты из-мерений, вычислить новое значение коэффициента усиления по напряжению. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов". з) Используя результаты измерений амплитуды выходного синусоидаль-ного напряжения в пункте б) и пункте ж), значение сопротивления нагрузки в пункте ж) вычислить выходное сопротивление усилителя. Результат записать в раздел "Результаты экспериментов". и) Установить номинал резистора RL 200 кОм. Переставить щуп канала В осциллографа в узел Uc и включить схему. Измерить постоянную составляю-щую выходного сигнала и записать результат измерения. к) Вернуть щуп канала В осциллографа в узел Uout. На осциллографе ус-тановить масштаб для входа 10 мВ/дел. Убрать шунтирующий конденсатор Сз и включить схему. Измерить амплитуды входного и выходного синусоидально-го напряжения. По результатам измерений вычислить значение коэффициента усиления каскада с ОЭ с сопротивлением в цепи эмиттера по напряжению. За-писать результаты в раздел "Результаты экспериментов". л) По величине сопротивления rэ и значению сопротивления Rэ вычис-лить значение коэффициента усиления усилителя с ОЭ с сопротивлением в це-пи эмиттера по напряжению. Эксперимент 2. Исследование каскада с общим коллектором в области малого сигнала. а) Построить схему, изображенную на рисунке 4. Рисунок 4 - Схема исследования каскада ОК Эксперимент 1. Исследование каскада с общим эмиттером в области малого сигнала. б) Амплитуда входного напряжения: измерение Амплитуда выходного напряжения: измерение Разность фаз входного и выходного синусоидального напряжения измерение Коэффициент усиления усилителя по напряжению расчет в) Ток эмиттера расчет Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода расчет Коэффициент усиления усилителя по напряжению расчет г) Амплитуда входного напряжения измерение Амплитуда выходного напряжения измерение Коэффициент усиления усилителя по напряжению расчет д) Амплитуда входного напряжения ub измерение Коэффициент усиления усилителя по напряжению расчет Входной ток расчет Входное сопротивление усилителя расчет е) Коэффициент передачи тока Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода rэ Сопротивления R1 и R2 Входное сопротивление транзистора расчет Входное сопротивление усилителя расчет ж) Амплитуда входного напряжения: измерение Амплитуда выходного напряжения: измерение Коэффициент усиления усилителя по напряжению расчет з) Амплитуда напряжения холостого хода расчет Амплитуда выходного напряжения: расчет Сопротивление нагрузки расчет Входное сопротивление усилителя расчет и) Постоянная составляющая выходного напряжения измерение к) Амплитуда входного напряжения: измерение Амплитуда выходного напряжения: измерение Коэффициент усиления каскада ОЭ с сопротивлением в цепи эмиттера по напряжению расчет л) Коэффициент усиления усилителя по напряжению расчет Эксперимент 2. Исследование каскада с общим коллектором в области малого сигнала б) Постоянная составляющая входного измерение напряжения в точке Ub расчет Постоянная составляющая входного измерение напряжения в точке Uе расчет Ток эмиттера расчет в) Амплитуда входного напряжения: измерение Амплитуда выходного напряжения: измерение Разность фаз входного и выходного синусоидального напряжения измерение Коэффициент усиления усилителя по напряжению расчет г) Амплитуда входного напряжения ub измерение Амплитуда выходного напряжения измерение Входной ток расчет Дифференциальное входное сопротивление усилителя расчет д) Дифференциальное входное сопротивление расчет е) Напряжение холостого хода измерение Напряжение на нагрузке 200 Ом измерение Выходное сопротивление каскада расчет жүктеу/скачать 228,29 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|