2. Исследование усилительных свойств транзистора
Расчет
схемы усилителя с емкостной связью.
Рассчитать и
выбрать номинальные значения элементов
образующих усилитель с емкостной связью
(рис.6). Исходные данные:
Рис.6. Схема усилителя с емкостной связью
Последовательность расчета следующая:
Отметить
на осях координат семейства выходных
характеристик (рис. 7) заданные значения
,
,
соединить их прямой, эта прямая является
нагрузочной прямой, угол наклона которой
зависит от резистора
;
отсюда следует
,
далее номинальное значение резистора выбирается по ряду номинальных значений.
Рис.7. Построение нагрузочной прямой
На
нагрузочной прямой выделяем рабочий
участок
,
примерно на середине этого участка
отмечаем точку покоя
и находим ее координаты
.
По входной характеристике по известному
току
найдем
.
В этой точке определяем значение
- параметров при схеме включения с ОЭ.
При нахождении – параметров по характеристикам необходимо знать математическую запись определяемого – параметра и уметь задавать и находить соответствующие приращения, которые должны быть достаточно малыми.
В
дальнейшем расчет заключается в том,
что следует так подобрать элементы
делителя напряжения
и
,
чтобы обеспечить ток
.
Сначала находим значение резистора
,
а затем из выражений
,
,
,
,
задавшись
(чтобы не шунтировать входное сопротивление
транзистора) находим
.
Все резисторы выбираются из ряда
номинальных значений.
Расчет конденсаторов производится так, чтобы их сопротивления на нижней рабочей частоте были много меньше сопротивлений резисторов, подключенных к ним
,
,
.
Емкость конденсаторов рассчитывается из выше приведенных формул и выбирается по таблице номинальных значений. На схеме усилителя с емкостной связью (рис.6)
Рассчитать
основные параметры усилителя с емкостной
связью
с учетом
.
3. Исследование усилителя с емкостной связью по схеме с оэ
Собрать схему исследования усилителя (рис.6), установить выбранные и заданные значения резисторов и конденсаторов. На вход подсоединить генератор переменного напряжения, подключить осциллограф, так, чтобы один из входов был подсоединен ко входу усилителя, а второй - к его выходу. Для удобства наблюдения необходимо задать различные цвета осциллограммам входного и выходного напряжений. Цвет задается подводящим проводам, для чего следует щелкнуть два раза мышкой по проводнику и задать цвет на выпадающем меню.
Измерение
коэффициента усиления по напряжению
.
После подключения приборов задать
напряжение на входе порядка 1 В, частотой
1 кГц, настроить осциллограф для наблюдения
форм входного и выходного сигнала. При
отключенной нагрузке (резистор
),
регулируя входное напряжение, добиться,
чтобы выходной сигнал имел синусоидальную
форму. Измерить входное напряжение с
помощью осциллографа. Выходное напряжение
измеряется дважды при отключенной
нагрузке (такой режим называют холостым
ходом) и включенной нагрузке. Определить
коэффициент усиления в режиме холостого
хода
,
и коэффициент усиления по напряжению с учетом нагрузки
.
Измерение выходного сопротивления . Как видно из предыдущего эксперимента, выходное напряжение при подключении нагрузки уменьшается. Это происходит за счет падения напряжения на выходном сопротивлении усилителя. Эквивалентную схему выходной цепи усилителя можно представит в виде (рис.8, b), пользуясь которой можно найти
.
Рис.8. Эквивалентная схема входной (а) и выходной (b) цепей усилителя
Определение
входного сопротивления усилителя
.
Непосредственное измерение входного
сопротивления невозможно. Воспользуемся
косвенным методом измерения в соответствии
с эквивалентной схемой (рис.8, а).
Измерив с помощью вольтметра В3-38
переменные напряжения
,
считая известным
,
последовательно найдем
;
.
Определение коэффициента усиления по току
,
где
- выходной ток.
Сравните расчетные значения по пункту 2, полученные из анализа эквивалентной схемы усилителя с емкостной связью, с экспериментальными данными. Они могут отличаться на 10…15% из-за технологического разброса сопротивлений резисторов.