 |
|
Задание на выполнение лабораторной работы.
Лабораторная работа №1. Исследование усилительного каскада на биполярном транзисторе
Цель работы: Измерение параметров простейшего усилительного каскада на биполярном транзисторе при включении с общим эмиттером.
1. Подготовка к выполнению работы:
В работе исследуется простейший усилительный каскад на биполярном транзисторе при включении с общим эмиттером рис. 1.1.
Рис. 1.1
Транзистор работает в активном режиме. Резисторы RБ и Rк задают режим работы по постоянному току. При этом с помощью Rб регулируется величина постоянной составляющей тока базы
(1.1)
а следовательно и тока коллектора
(1.2)
Резистор 
предотвращает замыкание переменной составляющей тока коллектора через источник питания. Желательно иметь 
. Одновременно величина влияет на постоянную составляющую напряжения на коллекторе, т.к.
(1.3)
При известных ЕК и рабочая точка транзистора по постоянному току может быть задана не двумя, а одним параметром, 
или 
или 
. Для измерений удобнее использовать 
.
Для того, чтобы источник сигнала 
и нагрузка не влияли на режим работы транзистора по постоянному току, включены разделительные 
конденсаторы 
и 
имеющие б рабочем диапазоне частот малые сопротивления.
Для расчета основных параметров усилительного каскада могут быть использованы формулы:
(1.4)
где 
; 
.
При наличие резистора Rэ в цепи эмиттера, создающего отрицательную обратную связь,
; (1.5)
Задание на выполнение лабораторной работы.
2.1. Задание режима работы транзистора по постоянному току.
Собрать схему в Multisim 10 рис.1.2 (это часть схемы усилительного каскада рис.1.1, определяющего рабочую точку транзистора).
Рис. 1.2.
Установить:
E2=10В
RК=3,3к
RБ=10-56к
Подключить вольтметры для измерения постоянных напряжений
2.1.2. Изменяя величину E1, выбрать рабочую точку транзистора так, чтобы
транзистора так, чтобы UКЭ (0) = E2 /2 = 5В (*).
(*) В реальных схемах выбирают Е1 = Е2 и подбирают величину 
.
Измерить напряжение 
, рассчитать постоянные составляющие токов
базы 
(1.6)
и коллектора 
(1.7)
и статический коэффициент передачи тока базы 
(1.8)
Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 1.1
2.1.3. Повторить измерения и расчеты по п. 2.1.2 для двух других рабочих точек 
и 
Таблица 1.1
 ,В
| 2.5 | 7.5 | Формула | |
 ,В
| ||||
| ,В
| ||||
 , мА
| 1.6 | |||
 , мА
| 1.7 | |||
| 1.8 |
2.2. Измерение основных параметров усилительного каскада
2.2.1. Собрать в Multisim 10 схему рис. 1.3 (дополнить схему, собранную в предыдущем пункте).
2.2.2. Установить рабочую точку 
(см. п. 2.1.2).
2.2.3. Перевести вольтметры в режим измерения переменных напряжений. Подключить ко входу и выходу схемы осциллограф. Подать от генератора сигналов синусоидальное напряжение с частотой f=1000Гц и амплитудой 
такой величины, чтобы получить на выходе переменное напряжение с амплитудой 
.
Рис. 1.3.
Параметры элементов схемы (рис.1.3.) следующие. Сб = СК = 10,0 мкФ, RН = 1 кОм, Rб = 10 кОм, RК = 3,3кОм.
С помощью осциллографа убедиться в отсутствии искажений сигнала. Убедиться, что усилительный каскад инвертирует фазу выходного напряжения относительно входного. Измерить амплитуды переменных напряжений на 
, на выходе 
и (переключив вольтметр) на выходе генератора .
Результаты измерений занести в таблицу 1.2.
2.2.4. Рассчитать амплитуды переменных составляющих входного
,(1.9)
и выходного токов
(1.10)
а также переменной составляющей тока коллектора
(1.11)
Рассчитать измеренные значения коэффициентов усиления по напряжению
(1.12)
по току
(1.13)
входного сопротивления
(1.14)
и дифференциального коэффициента передачи тока базы
(1.15)
Результаты занести в таблицу 1.2.
2.2.5. Использовав измеренное значение для дифференциального коэффициента передачи тока базы h21Э, рассчитать и занести в таблицу 1.2 теоретические значения коэффициента усиления по напряжению (1.2) и входного сопротивления (1.1.) (Принять 
Ом).
2.2.6. Повторить измерения и расчеты по пунктам 2.2.2-2.2.5 для двух других рабочих точек 
и 
.
2.2.7. Построить график зависимостей (по трем точкам)
и 
Построить теоретические и экспериментально измеренные зависимости
Значения , соответствующие напряжениям , взять из таблицы 1.1
2.3. Анализ влияния внешней нагрузки на работу усилительного каскада.
Таблица 1.2.
| С/кэ(0), Б | 0,25 Е2 | 0,5 Е2 | 0,75 Е2 | Формула |
| ||||
| Uвх.т | ||||
| U вых.т | ||||
| 1.9 | |||
| 1.10 | |||
| 1.11 | |||
| 1.13 | |||
| 1.15 | |||
| RBX, кОм | измер. 1.14 | |||
| расч 1.4 | ||||
| измер 1.12 | |||
| расч 1.2 |
Пользуясь результатами измерений по п.2.2.2-2.2.4 и формулами 1.2 и 1.4 рассчитать значения коэффициентов усиления по напряжению 
при 
кОм. Построить график зависимости 
.
3. Содержание отчета:
1. схемы измерений;
2. таблицы и графики снятых зависимостей;
3. результаты расчетов;
4. выводы по результатам эксперимента.
4. Варианты заданий:
| № Варианта | Транзистор | № Варианта | Транзистор |
| 2N1711 | 2N3019 | ||
| 2N2102 | 2N3020 | ||
| 2N2218 | 2N3390 | ||
| 2N2219 | 2N3391 | ||
| 2N2221 | 2N3392 | ||
| 2N2222 | 2N3393 | ||
| 2N2369 | 2N3393 | ||
| 2N2712 | 2N3414 | ||
| 2N2714 | 2N3415 | ||
| 2N2923 | 2N3416 | ||
| 2N2924 | 2N3417 | ||
| 2N2925 | 2N3439 |
5. Контрольные вопросы:
1.Назначение элементов усилителя на биполярном транзисторе.
4.Как перевести транзистор из усилительного режима в ключевой?
5.Как зависит полоса пропускания усилителя от величины резистора в коллекторной цепи?
6.Охарактеризуйте режимы работы биполярного транзистора.
7.Изменится ли полоса пропускания усилителя при изменении сопротивления нагрузки?
8. Как определяются h параметры по характеристикам транзистора
9. Чем ограничивается быстродействие транзистора в ключевом режиме?