Лабораторные схемы

Исследование RC–усилителя и эмиттерного повторителя проводится с помощью лабораторного стенда, принципиальная схема которого приведена на рис.4.1.

Чтобы собрать схему RC-усилителя на биполярном p-n-р транзисторе (схема усилителя с автоматическим смещением) (рис.4.2) необходимо соединить между собой точки 1, а также точки 4. К точке К4 присоединить вход 2 осциллографа для наблюдения выходного сигнала, а к точке К1 присоединить выход генератора гармонических колебаний и вход 1 осциллографа для наблюдения входного сигнала. Земляной провод осциллографа и генератора присоединить к точкам К6, К3. Подключить стенд к блоку питания с напряжением 10…12 В.

Р езисторы R2, R3 базового делителя обеспечивают необходимое смещение на базе транзистора. Резистор R5 задает ток покоя транзистора и обеспечивает его стабилизацию вследствие отрицательной обратной связи по постоянному току. Резистор R4 является сопротивлением коллекторной нагрузки. Конденсаторы С1 и С5 разделяют цепи постоянного и переменного тока, что обеспечивает независимость каскада усиления от других каскадов. Конденсатор С3 шунтирует резистор R5 по переменному току, что обеспечивает отсутствие отрицательной обратной связи по переменному току.

Ч тобы собрать схему эмиттерного повторителя на биполярном p-n-р транзисторе (рис.4.3) необходимо соединить между собой точки 1, а также точки 6. К точке К5 присоединить вход 2 осциллографа для наблюдения выходного сигнала, а к точке К1 присоединить выход генератора гармонических колебаний и вход 1 осциллографа для наблюдения входного сигнала. Земляной провод осциллографа и генератора присоединить то точек К6, К3. Подключить стенд к блоку питания с напряжением 10…12 В.

Р езисторы R2, R3 базового делителя обеспечивают необходимое смещение на базе транзистора. Резистор R5 является сопротивлением эмиттерной нагрузки и обеспечивает стабилизацию каскада вследствие отрицательной обратной связи по постоянному току. Конденсаторы С1 и С6 разделяют цепи постоянного и переменного тока, что обеспечивает независимость каскада от других.

Домашнее задание

1. Изучить работу RC– усилителя и эмиттерного повторителя.

2. Подготовить протокол к лабораторной работе. Начертить три принципиальные схемы: усилителя, эмиттерного повторителя и лабораторного стенда.

3. Исходя из известных номиналов лабораторной работы рассчитать: ток базового делителя (током через базу пренебречь); коллекторный ток транзистора I_К (допуская, что І_К=І_Е, а U_ВЕ= 0,5 В); напряжение на эмиттере U_Е.

4. Покажите на схеме усилителя (рис.5.2) указанные токи и напряжения.

Задание к лабораторной работе

1. Собрать схему RC-усилителя (рис.4.2).

2. Определить режим работы RC-усилителя по постоянному току.

Для чего необходимо измерить вольтметром напряжения: U_ПИТ, U_B, U_K, U_E. Исходя из известных номиналов лабораторной работы рассчитать: ток базового делителя (током сквозь базу пренебречь); коллекторный ток транзистора I_К (допуская, что І_К=І_Е); напряжение смещения на базе относительно эмиттера U_BЕ.

3. Показать на схеме усилителя (рис.4.2) указанные токи и напряжения.

4. Определить коэффициент усиления усилителя на частоте 1 кГц по напряжению.

Для этого необходимо подключить к гнезду К1 генератор синусоидальных сигналов частотой 1 кГц, и двойной амплитудой приблизительно 40 мВ. Изменяя генератором амплитуду входного сигнала, установить ее такой, чтобы выходной сигнал не имел заметных нелинейных искажений. Осциллографом измерьте напряжение в точках К1 и К4. Тогда коэффициент усиления по напряжению равняется

; (4.1)

где U_ВЫХ, U_BX – выходное и входное напряжения, замеренные в точках К4 и К1, соответственно.

Коэффициенты усиления привести также в дБ

(4.2)

5. С помощью двулучевого осциллографа изобразите в одном временном масштабе входную и выходную осциллограммы для частоты 1 кГц. Обозначьте масштабы осциллограмм. Убедитесь, что RC-усилитель инвертирует фазу сигнала.

6. Измерить динамический диапазон работы усилителя.

Для этого необходимо подать на вход усилителя сигнал с частотой 1 кГц. Уменьшить напряжение генератора до 0 и замерить двойную амплитуду выходного сигнала в точке К4 (напряжение собственных шумов усилителя). Увеличивая амплитуду сигнала на входе усилителя замерить двойную амплитуду выходного сигнала в точке К4, при которой возникнут нелинейные искажения сигнала. Рассчитайте динамический диапазон исходного сигнала из

, [дБ] (4.3)

7. Измерить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя.

Для чего, поддерживая постоянной двойную амплитуду входного сигнала на уровне 40 мВ, изменять частоту входного сигнала от 50 Гц до 1 МГц. При этом замерять двойную амплитуду выходного сигнала при 50 Гц, 100 Гц, 500 Гц, 1 кГц, 5 кГц, 50 к Гц и т.д. до 1 МГц. Результаты занести в таблицу 4.1.

Построить АЧХ в логарифмическом масштабе от частоты (см. рис.4.6 б). Определить полосу пропускания RC–усилителя по уровню – 3 дБ.

Таблица 4.1 - Амплитудно – частотная характеристика

Частота, Гц	50	100	500	1000	5000	10000	50000	100000	500000	1000000
UBX,, мВ
UBЫX,, В
КU, дБ

8. Собрать схему эмиттерного повторителя (рис.4.3).

9. Измерить коэффициент передачи эмиттерного повторителя.

Для этого необходимо подключить к гнезду К1 генератор синусоидальных сигналов частотой 1 кГц, и амплитудой приблизительно 50 мВ. Осциллографом измерить напряжение в точках К1 и К5. Найти коэффициент передачи повторителя по напряжению К_U, согласно (4.1). Убедитесь, что он приблизительно равняется 1.

10. С помощью двулучевого осциллографа изобразите в одном временном масштабе входную и выходную осциллограммы для частоты 1 кГц. Убедитесь, что эмиттерный повторитель не инвертирует фазу сигнала.