Лабораторна робота №4 дослідження одиночних каскадів транзисторних підсилювачів

Мета роботи – вивчити роботу одиночних каскадів транзисторних підсилювачів, виконаних по схемах із спільним емітером і спільним колектором.

Стислі теоретичні відомості

Підсилювачами називаються пристрої, призначені для підсилення вхідного електричного сигналу по напрузі, струму або потужності за рахунок перетворення енергія джерела живлення в енергію вихідного сигналу. При цьому для підсилення електричного сигналу з мінімальними спотвореннями використовується режим роботи в класі А. Даний режим в схемі (рис.4.2.) забезпечується за допомогою резисторів Rб1 і Rб2. За допомогою резистора Rк задається режим роботи колекторного кола транзистора по постійному струму. Резистор Rе забезпечує негативний зворотний зв'язок по постійному струму і призначений для термостабілізації робочої точки транзистора. Конденсатор Се шунтує резистор Rе забезпечуючи високий коефіцієнт посилення по змінному струму. Конденсатори С_вх і С_вих служать для виділення змінної складової вхідного і вихідного сигналів.

Принцип роботи транзисторного підсилювача полягає у тому, що при невеликій зміні вхідної напруги, прикладеної між базою і емітером транзистора, струм бази зміниться на якесь значення . При цьому струм колектора змінюється на значно більше значення. Вольт-амперні характеристики, що пояснюють принцип підсилення за допомогою транзисторного підсилювача, представлені на рис.4.1.

Режим роботи підсилювача і клас посилення визначаються вибором робочої точки 0 на вхідній і вихідній динамічній характеристиках транзистора. Для отримання максимальної вихідної потужності на навантаженні динамічна характеристика навантаження вибирається так, щоб вона знаходилася поблизу лінії гранично допустимого режим у, але не перетинала її. У режимі підсилення А робоча точка О вибирається приблизно посередині динамічної характеристики навантаження. Представлені графіки дозволяють визначати основні параметри підсилювального каскаду: Rвх, Rвих, KI, K_U.

Рис.4.1.

Слід сказати, що будь-яка зміна вхідної напруги підсилювача приводить до пропорційної зміни вихідної напруги. Кількісно ця зміна визначається коефіцієнтом підсилення, рівного відношенню приростів вихідної і вхідної напруг:

Для схеми без зворотного зв'язку

Коефіцієнт підсилення каскаду, охопленого негативним зворотн\им зв'язком, визначається виразом:

,

де – коефіцієнт зворотного зв'язку.

В результаті одержуємо:

Вхідний опір каскаду, охопленого зворотним зв'язком:

Вихідний опір каскаду:

Порядок виконання роботи

1. Зібрати схему дослідження підсилювача із спільним емітером (рис. 4.1), для цього необхідно виконати наступні перемикання:

• тумблер BI поставити в положення "Викл.", а BI4 - в положення "Із спільним емітером";

• тумблери В2, В5, В9, BI1 поставити в положення "Вкл.";

• тумблер В 12 - в положення " ~ Uвх ";

Встановити напругу Ек = 10 В;

Для зняття осцилограм осцилограф підключити до клем "корпус" і "Uвих" на макеті;

Вхідну і вихідну напруги вимірювати за допомогою цифрового вольтметра.

Рис. 4.2.

2. Зняти передавальні характеристики, змінюючи значення Iв_х, як вказано в табл. 4.1– 4.3 і встановлюючи необхідні значення опорів за допомогою тумблерів ВЗ, В4, В6, В7, В8. Одержані результати занести, відповідно, в табл.4.1 – 4.3.

3. Накреслити осцилограми вихідної напруги при появі спотворень і без них. На підставі експериментальних результатів накреслити амплітудні характеристики.

Таблиця 4.1.

Rк. = I кОм; Rн = 5,3 к0м, R.е = 100 Ом; Се - Вкл.
Uвх, мВ
Uвих, В
Iвх, мкА	0	20	40	60	80	100	120

Таблиця 4.2.

Rк. = 2 кОм; Rн = 5,3 к0м, R.е = 100 Ом; Се - Вкл.
Uвх, мВ
Uвих, В
Iвх, мкА	0	20	40	60	80	100	120

Таблиця 4.3.

Rк. = 2 кОм; Rн = 5,3 к0м, R.е = 100 Ом; Се - Вікл.
Uвх, мВ
Uвых, В
Iвх, мкА	0	20	40	60	80	100	120

4. Зібрати схему дослідження підсилювача із спільним колектором 0ис.4.3). Для цього необхідно виконати наступні перемикання:

• тумблер BI поставити в положення "Викл.", а BI4 - в положення "Із спільним колектором";

• тумблери В2, В5, В9, BI1 поставити в положення "Вкл.";

тумблер В12 - в положення " ~ Uвх ".

Рис.4.3

5. Виконати дослідження по пп.2 і 3 і одержані результати занести в табл.4.4. і 4.5.

Таблиця 4.4.

Rн = 5,3 к0м, R.е = 1 кОм; Се - Викл.
Uвх, мВ
Uвих, В
Iвх, мкА	0	30	60	90	120	150	180

Таблиця 4.5.

Rн = 1 к0м, R.е = 1 кОм; Се - Викл.
Uвх, мВ
Uвих, В
Iвх, мкА	0	30	60	90	120	150	180

6. Визначити коефіцієнти підсилення по струму і напрузі за даними табл.4.1- 4.5 при Iвх =80-90 мкА для двох досліджуваних схем:

; .

Порівняйте і поясніть одержані результати.

6. Після закінчення досліджень необхідно вимкнути всі прилади.

Контрольні питання

1. Чим характеризується динамічний режим роботи транзистора?

2. Чим відрізняються динамічні характеристики транзистора від статичних?

3. Для яких цілей застосовується емітерний повторювач?

4. Поясніть призначення елементів схеми підсилювального каскаду із спільним емітером.

5. Як залежить коефіцієнт підсилення досліджуваних каскадів від навантаження?

6. Поясніть роботу підсилювальних каскадів із спільним емітером та із спільним колектором.

7. Що визначає частотна характеристика підсилювача і яке вона має значення?

8. Які елементи схеми визначають вид частотної характеристики у області низьких і високих частот і чому?