Часть 3. Исследование свойств усилительного каскада при различных способах включения транзистора в его схему.

Общие сведения.

Из трёх используемых на практике способов включения транзистора в схему усилительного каскада наибольшее распространение получила схема ОЭ (рис.4,а), поскольку при ней в каскаде наилучшее сочетание таких основных параметров каскада как его усиление по мощности K_P, току K_I и напряжению K, значений входной g_ВХ и выходной проводимостей g_ВЫХ. Поэтому при построении усилительных трактов в первую очередь ориентируются на использование схемы ОЭ, считая её основной схемой включения. В каскаде ОК (рис.4,б) коэффициент передачи схемы по напряжению близок к единице, в результате чего выходной сигнал U_ВЫХ по значению и фазе повторяет входной U_ВХ, поэтому каскад ОК называют повторителем напряжения. Достоинством повторителя типа ОК является то, что он обладает малой входной и большой выходной проводимостями.

В схеме ОБ (рис.4,в) выходной ток I_ВЫХ приблизительно равен входному I_ВХ, поэтому каскад можно рассматривать как повторитель тока с коэффициентом передачи по току K_I = 1. Схема ОБ обладает большой входной проводимостью, отсутствием усиления по току, пониженным, по сравнению со схемой ОЭ, усилением по мощности. По сравнению с каскадами ОЭ, в каскадах ОБ в малой степени проявляется действие паразитных обратных связей через паразитные ёмкости, поэтому схемное построение ОБ часто применяют в усилительных трактах, работающих на повышенных частотах.

Основные параметры каскадов ОЭ, ОК и ОБ могут быть выражены через Y-параметры соответствующих схем включения транзистора с помощью следующих соотношений:

K = Y₂₁ ∕ (Y₂₂ + Y_Н) ; K_I = K Y_ВЫХ ∕ Y_ВХ ; K_P = K K_I ;

Y_ВЫХ = Y₂₂ + Y₁₂ Y₂₁ ∕ (Y₁₁ + Y_С) ; Y_ВХ = Y₁₁ + Y₁₂ K , (13)

где Y_С – выходная проводимость источника сигнала.

Порядок выполнения третьей части работы.

Измерения выполняются на частоте 1кГц.

1. Исследуйте свойства каскада ОЭ при R_Н = 900 Ом (S1 – 1, S2 – 1 и 2, S4 – 5, S5 – 1, S7 - 1), I_Э0 = 5мА (S3 – 3) и входном сигнале ≈10мВ. Измерение и вычисление основных параметров К, g_ВХ, g_ВЫХ выполните в соответствии с формулами:

К = U_ВЫХ ∕ U_ВХ ; g_ВХ = (U_Г – U_а) ∕ R1 U_а ; g_ВЫХ = [R18(U_ВЫХ ∕ U`_ВЫХ -1)]^-1,

где R1 = 240 Ом (S2 – 2), U_ВХ = U_Б или U_а, U_ВЫХ = U_К или U_б; U_ВЫХ ∕ U`_ВЫХ – относительное уменьшение напряжения U_ВЫХ, возникающее при подключении дополнительной нагрузки R18 (S7 – 2). Измерение g_ВЫХ проводите при R_С ≈ 0 (S2 – 1) и R_С ≈ 240 Ом (S2 – 2).

2. Исследуйте свойства каскада ОК при R_Н = 510 Ом (S4 – 3, S5 – 6 или 8, S7 - 1), I_Э0 = 5мА (S3 – 3) и входном сигнале ≈50-100мВ. Измерение и вычисление основных параметров К, g_ВХ, g_ВЫХ выполните в соответствии с формулами:

К = U_ВЫХ ∕ U_ВХ ; g_ВХ = (U_Г – U_а) ∕ R1 U_а ; g_ВЫХ = [R17 (U_ВЫХ ∕ U`_ВЫХ -1)]^-1,

где R1 = 240 Ом (S2 – 2), U_ВХ = U_Б или U_а, U_ВЫХ = U_Э или U_в; U_ВЫХ ∕ U`_ВЫХ – относительное уменьшение напряжения U_ВЫХ, возникающее при подключении дополнительной нагрузки R17 (S7 – 3).

Измерение g_ВХ проводите при двух вариантах построения каскада ОК (S5 – 6 и S5 – 8). При сравнительном анализе результатов измерений g_ВХ следует иметь в виду, что в схеме с S5 – 6 практически исключено влияние на значение входной проводимости низкоомного делителя в цепи базы за счёт подключения с помощью конденсатора С6 выхода этого делителя не к входу схемы, а к её выходу.

Измерение g_ВЫХ проводите при R_С ≈ 0 (S2 – 1) и R_С ≈ 18кОм (S2 – 3) при этом S5 – 6.

3. Исследуйте свойства каскада ОБ при R_Н = 900 Ом (S1 – 1, S2 – 5, S4 – 5, S5 – 5, S7 - 1), I_Э0 = 5мА (S3 – 3) и входном сигнале ≈10мВ. Измерение и вычисление основных параметров К, g_ВХ, g_ВЫХ выполните в соответствии с формулами:

К = U_ВЫХ ∕ U_ВХ ; g_ВХ = (U_Г – U_в) ∕ R16 U_в ; g_ВЫХ = [R18(U_ВЫХ ∕ U`_ВЫХ -1)]^-1,

где U_ВХ = U_Э или U_в, U_ВЫХ = U_К или U_б; U_ВЫХ ∕ U`_ВЫХ – относительное уменьшение напряжения U_ВЫХ, возникающее при подключении дополнительной нагрузки R18 (S7 – 2).

4. С помощью (13) и (5) и полученных в п.1…3 (порядок выполнения второй части работы) данных о параметрах транзистора при S3 – 3 вычислите значения параметров K, K_I, K_P, g_ВХ и g_ВЫХ. При расчётах полагайте, что

g₁₂ = 0.