Федеральное агентство по образованию и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра электротехники и электроники

Отчет по лабораторной работе № 5

Тема: Исследование усилителя

Выполнил: студент гр. ГМ-08-1 ____________ /Гавриленко М.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА: _____________

Дата: __________________

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель: /ассистент/ ____________ /Бабурин С.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2010 год

Цель работы: Изучение принципа работы и измерение характеристик усилителя на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером и по схеме с общим коллектором.

Описание лабораторного стенда

Предлагаемый к исследованию электронный усилитель собран на биполярном транзисторе типа p-n-p, с помощью переключателя можно изменить схему включения транзистора (либо с общим эмиттером, либо с общим коллектором). Устройство смонтировано в верхней части наклонной панели. Все элементы находятся на внутренней стороне панели, а на внешнюю выведены гнёзда для подключения соответствующих приборов.

Напряжение питания (8..12) В подается с помощью гибких шнуров от измерительного комплекса MS-9150 (клеммы в нижней правой части прибора, над которыми имеется надпись «0~30» - черная клемма, соединенная с голубой GND (Grund – земля) – это минусовой зажим, а красная – плюсовой. Уровень напряжения питания регулируется ручкой «VOLTAGE» и контролируется на нижнем цифровом табло.

Входной синусоидальный сигнал подается также от измерительного комплекса MS-9150 посредством гибкого экранированного кабеля, имеющего на конце вилки – черный проводок следует подсоединить к общему проводу усилителя.

Уровень входного сигнала регулируется ручкой «AMP» (амплитуда), а частота устанавливается с помощью кнопок «FREQENCY» (частота) – грубо и ручки с лимбом (плавно). Отсчет производится на цифровом табло в соответствие с надписями MHz, kHz или Hz.

Для исследования усилителя с ОЭ тумблер SA1 на макете (см. рис. 1) следует установить в нижнее положение. Тумблером SA2 можно включать или отключать конденсатор C2 в цепи эмиттера. Когда конденсатор отключен от резистора R4, то на последнем будет создаваться переменное напряжение за счет протекания пульсирующего тока, когда подан сигнал. И это напряжение через R2 будет приложено между базой и эмиттером в противофазе с входным сигналом. Вследствие этого управляющее напряжение U_эб уменьшается, выходное напряжение также уменьшается. Таким образом, при отключенном конденсаторе С2 в усилителе действует отрицательная обратная связь, уменьшающая усиление каскада, но зато стабилизирующая его работу.

На макете предусмотрена возможность изменять значение сопротивления нагрузки R_н. Если ни один из резисторов R5-R9 не подключен к разделительному конденсатору C3, то R_н = , усилитель работает вхолостую, напряжение на его выходе максимально.

Подаваемое от генератора сигналов напряжение и входное напряжение усилителя контролируется одним и тем же электронным вольтметром. Выходное напряжение контролируется вторым электронным вольтметром (переключатель пределов измерения 3 или 10 В).

Форма напряжения регистрируется осциллографом, при снятии амплитудной характеристики – при некотором уровне входного сигнала начинает срезаться верхушка или нижняя часть синусоиды, это свидетельствует о появлении нелинейных искажений.

Исследуемый операционный усилитель с необходимыми регулирующими элементами смонтирован в верхней части панели по схеме рис.1. Макет обеспечивает возможность исследовать ОУ в различных схемах включения. Расположение элементов и монтажная схема представлены на лицевой панели.

Питающие напряжения (по 12 В ) и входные сигналы усилитель получает от стабилизированного источника, установленного на тыльной стороне панели. Включение этого источника производится сдвоенным тумблером SA1. Уровень входных сигналов U_ВХ1 и U_ВХ2 устанавливается с помощью потенциометров, соответственно R₁ и R₂.

Через переключаемые резисторы R₆ , R₇ и R₈ (сопротивление обратной связи R_ОС) выходной сигнал подаётся на инвертирующий вход ОУ. Таким образом, осуществляется отрицательная обратная связь, которая будет тем глубже, чем меньше сопротивление R_ОС.

Сопротивление резистора R₅ в цепи делителя напряжения на прямом входе ОУ также может изменяться. Если резистор R₅ включен полностью, то R₅ = R₆ =200кОм. Если перемычка у R₅ на первом отводе (верхнем), то R₅ = R₇ = 120 кОм, а если перемычка на нижнем отводе, то R₅ = R₈ = 16 кОм. В последнем случае R₃ = R₄ = R₅ = R_ОС и все они с достаточной точностью равны 16 кОм.

Балансировка ОУ производится потенциометром R₉; при U_ВХ1 = U_ВХ2 = 0 добиваются с помощью R_9, чтобы U_ВЫХ = 0.

Входные напряжения измеряются цифровым вольтметром В7 – 58 ( гнёзда V, k» (плюс) и «0» (минус), предел измерения 2 вольта).

Рис. 1 Исследование усилителя низкой частоты. Биполярный транзистор структуры p-n-p, включенный по схеме с общим эмиттером при верхнем положении переключателя SA1 и по схеме с общим коллектором при нижнем положении SA1