Лабораторная работа № 5 исследование rc–усилителя и истокового повторИтеля на полЕвом транзисторЕ

Цель работы: ознакомиться с основными параметрами и характеристиками RC-усилителя и истокового повторителя, выяснить влияние элементов схемы на работу усилителя.

Лабораторные схемы

Исследование RC–усилителя и истокового повторителя проводится с помощью лабораторного стенда, принципиальная схема которого приведена на рис.5.1.

Д ля того чтобы собрать схему RC-усилителя на полевом транзисторе с р-каналом (схема усилителя с автоматическим смещением) (рис.5.2,а), необходимо соединить между собой точки 7, а также точки 12. К точке К10 присоединить вход 2 канала осциллографа для наблюдения выходного сигнала, а к точке К7 присоединить выход генератора гармонических колебаний и вход 1 канала осциллографа для наблюдения входного сигнала. Земляной провод осциллографа и генератора присоединить к точкам К9, К12. Подключить стенд к блоку питания с напряжением 10…12 В.

Усилитель на полевом транзисторе с общим стоком является аналогом усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером. Смещение на затворе обеспечивается падением напряжения на резисторе истока R9. Это обеспечивает стабилизацию рабочего режима транзистора вследствие отрицательной обратной связи. На резисторе затвора R7 падение напряжения практически не происходит, поскольку ток стока затвора очень маленький (наноамперы). Резистор R8 является сопротивлением стоковой нагрузки. Конденсаторы С7 та С9 разделяют цепи постоянного и переменного токов, что обеспечивает независимость каскада усиления от других каскадов. Конденсатор С8 шунтирует резистор R9 по переменному току, что обеспечивает отсутствие отрицательной обратной связи по переменному току.

Для того, чтобы собрать схему истокового повторителя на полевом транзисторе с р - каналом (рис.5.2,б) необходимо соединить между собой точки 7 и точки 11. К точке К11 присоединить вход 2 канала осциллографа для наблюдения выходного сигнала, а к точке К7 присоединить виход генератора гармонических колебаний и вход 1 канала осциллографа для наблюдения входного сигнала. Земляной провод осциллографа и генератора присоединить к точкам К9, К12. Подключить стенд к блоку питания с напряжением 10…12 В.

Р езистор R9 является сопротивлением истоковой нагрузки и обеспечивает стабилизацию каскада за счет отрицательной обратной связи. Конденсаторы С7 та С10 разделяют цепи постоянного и переменного тока, что обеспечивает независимость каскада от других каскадов.

Домашнее задание

1. Изучить работу RC– усилителя и истокового повторителя на полевом транзисторе.

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

Завдання до лабораторної роботи

11. Соберите схему RC-усилителя (рис.5.2а).

12. Определите режим работы RC-усилителя по постоянному току.

Для этого замерьте вольтметром напряжения: U_ПИТ ,U_С ,U_И . Исходя из известных номиналов резисторов лабораторной работы рассчитайте стоковый І_С и истоковый токи транзистора І_И .

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

13. Определите коэффициент усиления усилителя на частоте 1 кГц по напряжению.

Для этого необходимо подключить к гнезду К7 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 К7 и К10. Тогда коэффициент усиления по напряжению равняется

, (5.1)

где U_ВЫХ, U_BX – выходное и входное напряжение, измеренное в точках К10 и К7, соответственно.

Коэффициенты усиления привести также в дБ

(5.2)

14. 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.

15. Измерьте 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 К10 (напряжение собственных шумов усилителя). Увеличивая амплитуду сигнала на входе усилителя замерить двойную амплитуду выходного сигнала в точке К10, при которой возникнут нелинейные искажения сигнала. Рассчитайте динамический диапазон исходного сигнала из

(5.3)

16. 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 500 кГц. 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 500 кГц. Результаты занести в таблицу 5.1.

Построить АЧХ в логарифмическом масштабе от частоты. Определить полосу пропускания RC–усилителя по уровню – 3 дБ.

Таблица 5.1 - Амплитудно – частотная характеристика

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

17. Соберите схему истокового повторителя (рис.5.2 б).

18. Измерьте коэффициент передачи истокового повторителя.

Для этого необходимо подключить к гнезду К7 генератор синусоидальных сигналов частотой 1 кГц, и амплитудой приблизительно 50 мВ. Осциллографом измерить напряжение в точках К7 и К11. Найти коэффициент передачи повторителя по напряжению К_U, согласно (5.1). Убедитесь, что он приблизительно равняется 1.

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