Лабораторна робота №3 підсилювач за схемою із загальним колектором

Схема підсилювача із загальним колектором (емітерного повторювача) зображена на рис. 3.1. Основна відмінність схеми із загальним колектором від схеми із загальним емітером полягає в тому, що навантаження ввімкнене в емітерне коло транзистора, чим вводиться глибокий послідовний від’ємний зворотний зв’язок за напругою, який істотно позначається на технічних характеристиках підсилювача. Початкове зміщення (вибір точки спокою транзистора) задається струмом джерела Е_К через резистор R₂ або R₃.

Рисунок 3.1 ─ Схема підсилювача із загальним колектором

З приходом додатної півхвилі вхідної напруги сумарний струм бази збільшується, також збільшивши і за абсолютною величиною потенціал емітера відносно загальної точки. На навантаженні формується додатна півхвиля напруги, причому амплітуда вихідної напруги майже рівна амплітуді вхідної. Від’ємній півхвилі вхідної напруги відповідає від’ємна півхвиля вихідної напруги. Таким чином, каскад із загальним колектором зберігає фазу вхідного сигналу.

Рисунок 3.2 ─ Монтажна схема лабораторного макету підсилювача із загальним колектором

Рисунок 3.3 ─ Контакти роз’ємну використанні в схемі

підсилювача із загальним колектором

Каскад із загальним колектором проводить тільки підсилення за струмом і потужністю. Вхідний струм надходить на базу транзистора, отже, струм емітера в разів більше, звідси і одержується підсилення за струмом. Підсилення за напругою в каскаді немає, тому що зміна вихідної напруги майже цілком передається на вихід через ввімкненні порівняно з опорами R₄ і R_H(R₅, R₆). Вихідна напруга перехід база-емітер, що володіє малим опором у прямому каскаду із загальним колектором має ту ж фазу, що вхідний сигнал і майже рівна (дещо менша) по амплітуді. Підсилення потужності досягається за рахунок підсилення за струмом.

Вхідний опір каскаду по змінному струму досить великий і лежить в межах від десятків до сотень кілоом. Вихідний опір емітерного повторювача малий і складає одиниці або десятки Ом. Емітерний повторювач використовують для узгодження каскадів, які мають малий вхідний і великий вихідний опори, а також як кінцевий (вихідний) каскад підсилювачів, працюючих на низькоомне навантаження. Відмінність параметрів досліджуваної схеми від параметрів схеми із загальним емітером можна пояснити, зобразивши схему із загальним колектором як підсилювач за схемою із загальним емітером, що охоплений 100 % послідовним ВЗЗ за напругою.

Уваги при виконанні даної роботи необхідно мати на увазі, що не всі досліджувані макети реалізовані на транзисторах n-p-n типу. Частина досліджуваних макетів реалізовані на транзисторах p-n - p типу, а отже живлення таких макетів здійснюється напругою від’ємної полярності.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1.Під’єднати до базового пристрою звуковий генератор, осцилограф, вольтметр, до клем Г1, ГЗ, Г2 відповідно.

2.Визначити коефіцієнт підсилення за струмом і напругою на частотах: 20Гц, 100Гц, 1кГц, 20кГц, при Ек=10В. Заповнення Таблиці 3.1 рекомендується виконувати при умові, що перемикач S1 знаходиться в положенні 8 або 12, перемикач S2 в положенні 20 або 24, а перемикач S4 в положенні 21або 25. Які саме положення перемикачів обрано необхідно відмітити.

Таблиця 3.1

f

U13

U2

U17

Кu

Iвих

Iвх

Кi

Кu = U17 / U2 Ki = Iвих / Iвх

де Iвих = U17 / Rн Rн – опір навантаження схеми (R5 або R6)

Івх = (U13 – U2) / R1

3. Зняти АЧХ підсилювача у діапазоні частот 20 Гц – 20 кГц при напрузі живлення Ек=10В та двох різних опорах навантаження (R5, R6) і двох ємностях роздільного конденсатора (С2, С4) . Експериментальних точок повинно бути не менше десяти. При виконанні даного пункту рекомендується використовувати таблицю 3.2

Таблиця 3.2

Cp = С2(C4), Rн = R5(R6)

f

U2

U17

Кu

4.На частотах 100Гц, 1кГц і Ек=10В визначити вхідний опір підсилювача при різних опорах навантаження і ємностях роздільного конденсатора. Вхідний опір визначати шляхом розрахунку, вимірявши падіння напруги на резисторі R₁ у вхідному колі. Величина падіння напруги на R₁ визначається з виразу UR1 = U13 – U2. При цьому

Rвх = U2 / Iвх, де Івх = UR1/ R1

5.Визначити вихідний опір підсилювача на частотах 100 Гц, 1кГц і Ек=10 В при різних ємностях роздільного конденсатора. Напруга U27 вимірюється при умові, що перемикач S2 знаходиться в положенні 17. Іншими словами це наруга на виході не навантаженого підсилювача (напруга холостого ходу). Величина вихідного опору може бути знайдена з виразу

Rвих = (U27 – Uн) / Івих, де Iвих = Uн / Rн,

де Uн спад напруги на опорі навантаження R5, R6

6.Зробити висновки і пояснити отримані результати.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Чому схеми підсилювача в якій використано ввімкнення транзистора із спільним колектором характеризується найменшим коефіцієнтом підсилення за напругою?

2. Отримати формулу визначення величини вихідного опору підсилювача якщо відома величина спаду напруги на двох резисторах навантаження з відомою величиною опору.

3. Які зміни відбудуться в роботі схеми рис.3.1 якщо роздільний конденсатор схеми зашунтувати перемичкою?

4. В гніздо Г2 замість вольтметра ввімкнули осцилограф. Чи відрізнятимуться осцилограми сигналів в точках 2 та 13 схеми підсилювача.

5. Пояснити призначення елементів досліджуваної схеми.

6. Полярність напруги живлення (полярність Ек) підсилювача схеми рис.3.1 змінили на протилежну. Які наслідки такої зміни?

7. Як впливатиме зміна величини опору резистора R1 на величину напруги вихідного сигналу? Розглянути випадок коли опір резистора R1 зменшується до нуля або зростає до безмежності.

8. Опір резистора R5 ,або R6 зменшили до нуля. Як це відобразиться на роботі схеми?

9. Якої форми сигнал ми побачимо на екрані осцилографа якщо його під єднати до Г1 а генератор до Г3. Тобто розглянути випадок коли ці прилади поміняли місцями?