ЛР4 ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

Направление: 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии»

Обеспечивающее подразделение: Отделение электронной инженерии

ОТЧЕТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4

дисциплина "Электроника 1.2"

ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА

БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Выполнил:

Студент группы _________________

Проверил:

Канд. тех. наук, доцент ОЭИ ИШНКБ _________________ В.В. Гребенников

Томск - 2020

Цель работы:

Изучение характеристик, параметров и режимов работы усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером.

Программа работы:

1. Получение входных и выходных характеристик биполярного транзистора ВС639

2. Измерение обратного тока коллектора

3. Расчет типового резистивно-емкостного усилительного каскада

4. Исследование усилительного каскада на постоянном токе

5. Исследование усилительного каскада на переменном токе

Ход работы:

1. Снятие ВАХ биполярного транзистора

1.1. Снятие входной ВАХ характеристики биполярного транзистора при постоянном напряжении U_КЭ=12 В

Iб, мкА	1,91	9,9	14,2	27,8	32,4	55,7	103	156	204	252	307	358	394
Uбэ,мВ	531	550	556	568	572	583	597	606	613	618	624	628	630

Рис.1.1. Входная характеристика

1.2. Снятие выходной ВАХ характеристики биполярного транзистора при постоянном токе базы с использованием инструмента IV ANALIZER

Рис.1.2. Семейство выходных характеристик

2. Измерение обратного тока коллектора

Обратный ток коллектора составил 4 мкА.

3. Расчет типового резистивно-емкостного усилительного каскада

Рис.3.1. Входная ВАХ

Рис.3.2. Выходная ВАХ

1. Сопротивление нагрузки по постоянному току:

2. Построение нагрузочной прямой по постоянному току:

3. Сопротивление нагрузки каскада по переменному току:

4. Амплитуда тока нагрузки:

5. Максимально возможная выходная мощность, которую обеспечивает каскад на заданной нагрузке без заметных искажений сигнала:

6. Амплитуда переменной составляющей коллекторного тока:

7. Требования к положению рабочей точки:

Ток покоя коллектора:

Напряжение покоя коллектора:

8. Координаты рабочей точки А в режиме покоя:

9. Координаты рабочей точки на входной характеристике транзистора:

10. Построение нагрузочной прямой по переменному току:

11. Максимальный и минимальный токи транзистора:

12. Сопротивление резисторов базового делителя:

13. Входное сопротивление каскада:

14. Расчет емкостей навесных конденсаторов и коэффициента частотных искажений на нижней граничной частоте:

15. Определение требований к частотным свойствам транзистора:

16. Коэффициенты усиления усилителя:

4. Исследование усилительного каскада на постоянном токе

4.1. Снятие с помощью вольтметра и амперметра параметров каскада

I_0б=198мкА; I_0к=2,76мА; E_к=12В; U_0кэ=2,3В; U_0бэ=612мВ; U_0Rк=8,29В; U_0Rб1=10,5В; U_0Rб2=1,5В; C_p1=2,49мкФ; C_p2=1,4нФ; C_э=3,5мкФ.

β=

4.2. Вычисление погрешностей

σ =

σ =

σ =

σ =

σ =

σ =

σ =

σ =

σ =

5.Исследование усилительного каскада на переменном токе

5.1.Сфазированные осциллограммы

5.2.Рассчёт коэффициентов усиления:

K_U=

KI= =2.25

Kp=Ku*KI=10896,75

Удалив из схемы Cэ:

K_U=

KI= =1,95

Kp=Ku*KI=548,535

5.3. Построение нагрузочной характеристики выходного сигнала

Iвых, мкА	0	149	182	213	270	360	429	518	623	741	768	783
Uвых,В	2,7	1,6	1,4	1,26	0,9	0,7	0,5	0,4	0,2	0,07	0,04	0,02

Рис.5.3. Нагрузочная характеристика

5.4. Снятие амплитудно-частотной характеристики

Рис.5.4. АЧХ усилительного каскада

Граничные частоты: .

Коэффициент частотных искажений:

5.5. Снятие амплитудной характеристики

Uвых, В	0	0,06	0,9	2	2,3	2,5	3,1	3,1	3,9	4,5	4,5
Uвх, мВ	0	1,05	20	49,3	59,6	70,1	105	140	173	418	2050
Uвых, В	0	-0,06	-0,9	-2	-2,3	-2,5	-3,1	-3,6	-3,9	-4,5	-4,5
Uвх, мВ	0	-1,05	-20	-49,3	-59,6	-70,1	-105	-140	-173	-418	-2050

Динамический диапазон усилителя:

Вывод:

В ходе лабораторной работы был исследован усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. Был проведен теоретический расчет усилителя, а также экспериментально получены характеристики усилителя. Погрешность измерений составила не более 10%, что говорит о правильности вычислений. Погрешность экспериментально полученных значений коэффициентов усиления, коэффициента частотных искажений также не превышают 10%.