Лабораторная работа №3.
“Исследование свойств модели резисторного каскада с общим
Коллектором в частотной и временной областях на пк ”.
1.Цель работы:
Изучить свойства каскада ОК для малого сигнала в частотной и временной областях.
Исследовать влияние сопротивлений источника сигнала и нагрузки.
Исследования проводятся на компьютере при использовании программы “Fastmean”.
По определению, включение транзистора с ОК по сигналу подразумевает присоединение коллектора к общему между входом и выходом схемы проводу.
а) б)
Рис.1 Схема включения транзистора с ОК
Основная схема включения транзистора с ОК изображена на рис.1,а. Конфигурация схемы рис.1,б позволяет увидеть, что каскад с ОК это есть каскад с ОЭ, охваченный обратной связью (рис.2). В этой схеме транзистор включён по схеме ОЭ и охвачен последовательной по входу и параллельной по выходу ОС.
Рис.2 Структура обратной связи в каскаде с ОК
2. Подготовка к работе:
2.1. Изучить литературу: Учебник [1], конспект лекций по курсу “Основы схемотехники”.
2.2. Ознакомиться с указанием по использованию программы “Fastmean” .
2.3. Изучить п. 3 (основные сведения) настоящих методических указаний .
3.Основные сведения
Полная принципиальная схема каскада ОК представлена на рис.7.
Изучение свойств каскада необходимо разбить на две части:
3.1 Реализация точки покоя.
3.2 Исследование свойств каскада с ОК в частотной и временной областях.
. Часть 3.1 Реализация точки покоя
в схеме ОК может быть осуществлена аналогично решению этой задачи в ОЭ
3.1.1 Расчет резисторов цепей питания транзистора.
Положение точки покоя (исходной рабочей точки) в активной области выходных статических характеристик транзистора определяется резисторами RБ1, RБ2, RЭ, и напряжением источника питания Е0 (рис.3).
Как правило в схеме ОК отсутствует резистор RК. По этой причине сохранение режима работы транзистора (координат его точки покоя), установленного в схеме ОЭ, требует изменения сопротивлений оставшихся резисторов.
Рис.3 Схема каскада по постоянному току. (в ПК не вводить)
Здесь возможно выбрать значение UЭ = 0.5Е0. При этом напряжение на транзисторе UКЭ=U0К =Е0/2.
Дальнейшие расчеты
выполняются по известным формулам:
IOБ = IОК/h21; IOЭ = IOК + IOБ; RЭ = UЭ/IOЭ ; RБ1 = (EO-UБ)/(IД+IOБ ); RБ2 = UБ/IД ,
где UБ = UБЭ+UЭ; UОК = UКЭ= EO - UЭ; UЭ = IOЭ RЭ. Принимаем Iд=10I0Б ; UБЭ=0,6 В - для кремниевых транзисторов при небольших токах коллектора.
Далее, необходимо выбрать значения резисторов по номинальному ряду (Табл. 1).
Табл.1
-
E 6
E 12
E 24
E 6
E 12
E 24
E 6
E 12
E 24
1,0
1,5
1,0
1,2
1,5
1,8
1,0
1,1
1,2
1,3
1,5
1,6
1,8
2,0
2,2
3,3
2,2
2,4
2,7
3,3
3,9
2,2
2,4
2,7
3,0
3,3
3,6
3,9
4,3
4,7
6,8
4,7
5,6
6,8
8,2
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
8,2
9,1
3.1.2 Расчёт элементов модели транзистора
Рис.4 Модель биполярного транзистора для постоянного тока (ИТУТ). (в ПК не вводить)
Параметры модели вычисляют из следующих выражений: : Н11= UБЭ/I0Б ,
.
3.1.3 Составление эквивалентной схемы каскада по постоянному току
Заменив транзистор эквивалентной моделью ( рис. 4), составим эквивалентную схему
каскада (рис.5).
Рис. 5 Эквивалентная схема каскада по постоянному току.
3.1.4 Вычисление на Fastmean тока покоя транзистора I0Э.
Введём эквивалентную схему каскада (Рис.5) в компьютер и вычислим I0Э.
Результат расчёта удобно свести в табл.2
Табл.2
параметр |
RБ1 |
RБ2 |
RЭ |
h21 |
E0 |
I0К |
единица изм. |
кОм |
кОм |
кОм |
|
В |
мА |
расчёт |
|
|
|
|
|
|
на Fastmean |
|
|
|
|
|
|
Сравнить результаты предварительного расчёта и расчёта на компьютере.