1- 0_Лабораторная_Электронные цепи и микросхемотехника

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА

БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Электронные цепи и микросхемотехника 1.1

Дата выполнения работы

Дата проверки

Оценка

ФИО преподавателя

Подпись преподавателя

Цель работы: знакомство со схемами, задающими режим работы транзистора по постоянному току, исследование усилительных каскадов по схемам с общим эмиттером и общим коллектором, дифференциального усилительного каскада.

6.1 На рисунке 1 приведена собранная в соответствии с заданием схема.

Рисунок 1

С помощью осциллографа были полученные характеристики, приведённые на рисунке 2.

Рисунок 2

После анализа полученных характеристик был сделан вывод, что:

Ток в рабочей точке: 0.66 мА

Напряжение в рабочей точке: 5.4 В

Напряжение на участке база-эмиттер: 0.66 В

На рисунке 3 приведена нагрузочная прямая и на ней отмечено положение точки покоя.

Рисунок 3

Сопротивление выходной цепи по постоянному току:

Нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку Е=12 В на оси абсцисс и точку I_K=E/R₌ = 12/10 = 1.2 мА на оси ординат.

6.2 На рисунке 4 приведена собранная в соответствии с заданием схема.

Рисунок 4

Рисунок 5

Коэффициент усиления 60.

Рисунок 6

Коэффициент усиления 130.

Сопротивление выходной цепи переменному току

Через точку А и точку на оси абсцисс проводим нагрузочную прямую переменного тока.

Рисунок 7

h11э=β∙R_~/K₀=185∙2500/60=7708

6.3 На рисунке 8 приведена собранная в соответствии с заданием схема.

Рисунок 8

Были получены амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики (рисунок 9)

Рисунок 9

Нижняя частота полосы пропускания – 23 Гц.

При увеличении емкости разделительных конденсаторов до 10 мкФ, нижняя частота полосы пропускания – 11 Гц.

Конденсатор ёмкостью 100 мкФ необходим для устранения отрицательной обратной связи по переменному току. Таким образом по переменной составляющей эмиттер транзистора заземлён.

6.4 На рисунке 10 приведена собранная в соответствии с заданием схема.

Рисунок 10

В данной схеме ток в рабочей точке выше чем в схеме приведённой в задании 6.2 и составляет 2 мА (в задании 6.2 – 0.66 мА).

На рисунке 11 приведена осциллограмма для данной схемы.

Рисунок 11

При рассмотрении диаграммы было установлено что относительный спад вершины импульса составил ≈0.25 В. Расчетное значение относительного спада составило 0.250015 т.е. расчетное значение совпало с экспериментальным.

При ёмкости разделительных конденсаторов 100 мкФ получены следующие осциллограммы:

Рисунок 12

При рассмотрении диаграммы было установлено что относительный спад вершины импульса составил ≈0.022 В. Расчетное значение относительного спада составило 0.0250015 т.е. расчетное значение незначительно отличается от экспериментального.

6.5 На рисунке 13 приведена собранная в соответствии с заданием схема.

Рисунок 13

В данной схеме на транзисторе VT3 собран источник тока. Использования источника тока (а не резистора) позволяет значительно уменьшить усиление синфазного сигнала.

Расчетная величина суммарного тока эмиттеров VT1 и VT2 составляет:

Экспериментальное значение – 0.00098 А

Т.е. экспериментальное и расчетное значения приблизительно равны.

На вход (на базу VT1) был подан сигнал с генератора (U=1мВ) и частотой 1000 Гц

(при этом E3: SIN, 0.001В, 1000 Гц; E2: =0В). Были получены осциллограммы:

Рисунок 14

Рисунок 15

Затем напряжение Е4 изменялось в диапазоне от -5 до +5 В. При этом режим работы транзисторов и сигналы не изменялись. Был сделан вывод, что коэффициент передачи синфазного сигнала в данной модели равен нулю.

Коэффициент усиления каскада для дифференциального сигнала составил:

К=0.088/0.001=88

6.6 Ответы на контрольные вопросы:

1. Для повышения температурной стабильности режима работы биполярного транзистора используют цепи смещения: с эмиттерной стабилизацией рабочей точки и с комбинированной ООС по постоянному току.

2. Схема с ОБ имеет самый большой номинальный коэффициент усиления по напряжению, но самый малый коэффициент усиления по току. Схема с ОК имеет коэффициент усиления по напряжению меньше единицы, но коэффициент усиления по току самый большой. Схема с ОЭ имеет самый большой коэффициент усиления по мощности.

3. Основные причины дрейфа нуля: изменение температуры, самонагрев, нестабильность источника питания, старение.

4. Коэффициент подавления синфазного сигнала это выходного полезного сигнала к выходному синфазному сигналу, при условии что полезный и синфазный входные сигналы имеют одинаковую амплитуду.

5. Максимальное значение КПД усилителей в режиме А – 50 %, в режиме В – 100 %