Усилительный каскад с общим коллектором

Схема каскада приведена на рисунке 8.8. Выходной сигнал снимается с сопротивления, включенного в цепь эмиттера транзистора. Коллектор VT по переменной составляющей через С_ф соединен с общей шиной усилителя, так как 1/С_ф   0. Назначение остальных элементов такое же как и в усилителе с общим эмиттером. Отличительной особенностью этого каскада в том, что в нем действует 100% ООС по напряжению.

а б

Рисунок 8.8 - Усилительный каскад с общим коллектором

Выходной сигнал в усилителе с ОК совпадает по фазе с входным: увеличение тока базы вызывает увеличение тока эмиттера, а, следовательно, и выходного напряжения. Выходное напряжение усилителя можно определить из соотношения:

U_вых = U_вх  + U_бэ

Из этого следует, что U_вых меньше U_вх на величину U_бэ. Так как U_бэ составляет доли вольта и много меньше U_вх, то в каскаде с общим эмиттером усиления по напряжению не происходит; коэффициент усиления по напряжению немного меньше единицы. В связи с этим, каскад с ОК называют эмиттерным повторителем - выходное напряжение по фазе совпадает с входным и приблизительно равно по величине.

Приведенное сопротивление нагрузки эмиттерного повторителя определяется выражением:

R'_н = R_эR_н/(R_э + R_н)

Коэффициент передачи тока базы

К_i = I_э/I_б = h₂₁ + 1

Входное сопротивление:

Z_вх = U_вх/I_б = [h₁₁I_б + (h₂₁ + 1)I_бR'_н]/I_б = h₁₁ + (h₂₁ + 1)R'_н

Из этого следует, что входное сопротивление каскада с ОК можно сделать достаточно большим, увеличивая h₂₁. Это свойство позволяют использовать каскад с ОК для согласования функциональных узлов электронных схем. Для увеличения h₂₁ используют составные транзисторы (рисунок 8.8б). Коэффициент передачи тока базы составного транзистора определяется соотношением:

h_21.об. = h_21.1 ^. h_21.2 

8.3 Программа работы

8.3.1 Изучить принцип работы усилительных каскадов с ОЭ и ОК.

8.3.2 Определить положение рабочей точки усилителя в режиме покоя.

8.3.3 Собрать схему усилителя и измерить токи и напряжения в режиме покоя.

8.3.4 Снять передаточные характеристики усилителей.

8.3.5 Для усилителя с ОЭ исследовать влияние цепочки обратной связи на коэффициент усиления и режим работы по постоянному токую

8.3.6 Используя экспериментальные данные построить передаточные характеристики и рассчитать параметры.

8.4 Описание лабораторного стенда

Лабораторная работа выполняется на стенде типа ЭС. Сборка схемы производится с помощью тумблеров. Для наблюдения формы входного и выходного сигналов используется осциллограф. Измерения напряжений осуществляется цифровым вольтметром.

8.5 Методика выполнения работы

8.5.1 На выходных характеристиках биполярного транзистора (лабораторная работа № 2) построить нагрузочные прямые для сопротивлений R_к = 1к; 2к; 3к. Напряжение питания принять равным 10 В. Подбирая значение R_к и I_б выбрать положение рабочей точки таким образом, чтобы она находилась посередине линейного участка выходной и входной характеристик.

8.5.2 Собрать схему усилителя с ОЭ (рисунок 8.7а). В коллекторной цепи включить выбранное сопротивление, а в цепи эмиттера сопротивление обратной связи R4 = 100 Ом. Плавно увеличивая напряжение питания, с помощью базовых резисторов R1 и R2 установить выбранное значение базового тока.

8.5.3 Измерить значения I_б.п.; I_кп.; U_бп. ; U_эп.; U_кп.

8.5.4 Снять зависимость U_вых = f(U_вх). Входной сигнал задавать с таким расчетом, чтобы по 4-5 точек находилось на линейном и нелинейном участках передаточной характеристики. Границу линейного участка определить по форме выходного сигнала усилителя (наличие искажений синусоидального напряжения). Построить зависимости U_вых = f(U_вх),

8.5.5 Исследовать влияние ООС связи на коэффициент усиления. Для этого на линейном участке характеристики определить коэффициент усиления при подключенной и отключенной емкости С3. результаты сравнить.

8.5.6 Исследовать влияние цепочки ООС на режим работы по постоянному току. Для этого выполнить пункты 8.5.2 и 8.5.3 при отключенной цепочке обратной связи. Результаты сравнить.

8.5.7 Собрать схему усилителя ОК (рисунок 8.8а). R3 принять равным R_к. Аналогично пункту 8.5.2. выставить режим работы по постоянному току и измерить значения I_бп.; I_кп.; U_бп. ; U_э.п.; U_кп.

8.5.8 Снять зависимость U_вых = f(U_вх) и построить характеристики U_вых = f(U_вх); К_u = f(U_вх).