Исследование однокаскадного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе

Цель работы. Исследование режимов работы однокаскадного транзисторного усилителя с общим эмиттером и влияния на его частотные характеристики параметров элементов схемы.

Программа работы

1. Собрать и настроить схему усилителя (рис. 8) для работы в режиме класса А.

Рис. 8. Однокаскадный усилитель низкой частоты

на биполярном транзисторе с общим эмиттером

2. Определить динамический диапазон усилителя.

3. Снять и построить в логарифмическом масштабе амплитудно-частотную характеристику (АЧХ).

4. Определить по АЧХ полосу пропускания.

5. Исследовать влияние на полосу пропускания разделительных конденсаторов и конденсатора в цепи отрицательной обратной связи по току.

6. Снять и построить амплитудную характеристику усили- теля при различных параметрах нагрузки.

17

4. При выполнении п. 6 программы установить начальные значения элементов схемы R4 = 510 Ом; С3 = 0,033 мкФ.

Лабораторная работа № 5

Исследование обратных связей в двухкаскадном усилителе низкой частоты

Цель работы. Исследование влияния отрицательной и положительной обратных связей на работу усилителя низкой частоты.

Программа работы.

1. Произвести анализ работы схемы усилителя (рис. 10) и определить цепи отрицательной и положительной обрат- ых связей (ООС и ПОС соответственно). Объяснить на- значение всех элементов схемы усилителя.

Рис.10. Двухкаскадный усилитель низкой частоты

на биполярных транзисторах:

16 Указания к выполнению работы

1. Каскад охвачен отрицательной обратной связью (ООС), поскольку всё выходное напряжение, снимаемое с резистора R3 в цепи эмиттера, действует одновременно в управляю-щей цепи транзистора в противофазе по отношению к вход-ному сигналу. Коэффициент передачи цепи ООС равен еди-нице, т.е. обратная связь стопроцентная. Коэффициент усиления эмиттерного повторителя по напряжению

К_ЭП = К_ОЭ / (1 + К_ОЭ),

где К_ОЭ – абсолютное значение коэффициента усиления усилительного каскада с общим эмиттером, сопротивление нагрузки которого равно сопротивлению резистора R3.

Из этого следует, что эмиттерный повторитель не усиливает напряжение (К_ЭП < 1), а лишь повторяет входной сигнал с некоторым ослаблением по амплитуде. При этом на его вы- ходе повторяется также фаза входного сигнала.

 Эмиттерный повторитель в ( h_21э + 1) раз усиливает ток входного сигнала и в h_21э раз – его мощность, где h_21э – ко- эффициент передачи по току транзистора с общим эмитте- ром.

 Входное сопротивление эмиттерного повторителя в режиме холостого хода и без учёта сопротивления базового делителя определяется как R_вх ≈ h_21эR3. Выходное сопротивление колеблется от нескольких до десятков Ом.

2. Работа выполняется с использованием сменной панели 87Л-01/15. Исходные параметры элементов схемы усилите- ля следующие: VT1 – транзистор типа МП40 – МП42;

С1 = С2 = 10 мкФ; резистор R1 = 20 кОм; резистор R2 = 10 кОм; резистор R4 и конденсатор С3 не подключены (режим холостого хода). Напряжение питания усилителя Е_к = 12 В подаётся с зажимов источника ГН2 стенда.

3. При снятии АЧХ амплитуда входного напряжения должна быть неизменной и соответствовать максимальному выход- ному напряжению при отсутствии нелинейных искажений на рабочей частоте f₀ = 1000 Гц.

13

Указания к выполнению работы

1. В режиме класса А усилителя рабочая точка (р.т.) нахо-дится посередине рабочего участка линии нагрузки, что по-зволяет подавать на вход каскада и снимать с его выхода без искажения максимальные по амплитуде сигналы. Этот ре-жим характеризуется четырьмя параметрами усилительного каскада: I_{Б р.т} , I_{К р.т} , U_{КЭ р.т} , U_{БЭ р.т} , которые определя-ются, как правило, графо-аналитическим методом по вы-ходным и входным характеристикам транзистора. Знание параметров транзистора в р.т. позволяет рассчитать делитель из сопротивлений резисторов R1 и R2 (рис. 8). На резисторе R2 делителя должно действовать напряжение

U_R2 = U_{БЭ р.т} + U_R4 .

При этом

R2 = U_R2 /I_д , а R1 = (Е_к – U_R2)/( I_{Б р.т} + I_д),

где I_д – ток делителя, выбирается в 2 – 5 раз больше тока ба- зы I_{Б р.т}. При этом обеспечивается стабильность каскада при колебаниях температуры и одновременно выполняются тре- бования экономичности по затратам энергии источника пи- тания Е_к.

2. Выполнение лабораторной работы предполагает практи- ческий подбор сопротивлений делителя R1, R2 таким обра- зом, чтобы обе полуволны усиленного синусоидального сигнала на выходе усилителя были без искажения при мак- симальном входном сигнале. Для этого в качестве резисто- ров R1 и R2 могут быть применены переменные резисто- ры. При этом сигнал на выходе усилителя контролируется электронно-лучевым осциллографом.

3. Работа выполняется с использованием сменной панели 87Л-01/14. Исходные параметры элементов схемы усилите- ля следующие: VT1 – транзистор типа МП40 – МП42;

14

R3 = 1 кОм; R4 = 200 Ом; С1 = С2 = 10 мкФ; С3 = 0,1 мкФ; резистор R2 = 10 кОм – постоянный; резистор R1 = 33 кОм –

14

переменный; резистор R5 и конденсатор С4 не подключены (режим холостого хода). Напряжение питания усилителя

Е_к = 12 В подаётся с зажимов источника ГН2 стенда.

4. При снятии АЧХ амплитуда входного напряжения должна быть неизменной и соответствовать максимальному выход- ному напряжению при отсутствии нелинейных искажений на рабочей частоте f₀ = 1000 Гц.

5. При выполнении п. 2 программы измерения минимально- го и максимального напряжений на границах диапазона производить электронно-лучевым осциллографом.

6. АЧХ снимать для трёх вариантов схемы усилителя, отли- чающихся друг от друга значениями ёмкостей конденсато- ров С1 – С3:

• значения емкостей соответствуют исходному состоянию схемы;

• С1 = 0,1 мкФ; С2 = 5 мкФ; С3 = 0,1 мкФ;

• С1 = 20 мкФ; С2 = 20 мкФ; С3 = 10 мкФ.

7. При выполнении п. 6 программы задавать два варианта параметров цепи нагрузки для исходного состояния схемы:

• R5 = 2 кОм; С4 = 0;

• R5 = 2 кОм; С4 = 0,1 мкФ.

Л

15

абораторная работа № 4