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 R_Б и R_к 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 Е_К 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)

2. Задание на выполнение лабораторной работы.

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

R_Б=10-56к

Подключить вольтметры для измерения постоянных напряжений

2.1.2. Изменяя величину E₁, выбрать рабочую точку транзистора так, чтобы

транзистора так, чтобы U_КЭ (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	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. С_б = С_К = 10,0 мкФ, R_Н = 1 кОм, R_б = 10 кОм, R_К = 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 h_21Э, 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 .