Лабы 5 сем / ЛР3. Исследование усилителей на биполярных транзисторах различного класса / лр_3 (восстановлен)
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра БТС
отчет
по лабораторной работе №3
по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника»
Тема: Исследование усилителей на биполярных транзисторах различного класса
Студентки гр. 0502 |
|
Лиоско Е.П. Потько А.А. |
Преподаватель |
|
Корнеева И.П. |
Санкт-Петербург
2022
Цель работы.
Исследование усилителей на биполярных транзисторах различного класса:
Усилитель с ОЭ (усилитель класса А);
Усилитель с ОК;
Двухтактный эмиттерный повторитель (усилитель класса В);
Улучшенный двухтактный эмиттерный повторитель (усилитель класса АВ).
Обработка результатов эксперимента.
1) Исследование усилителя с общим эмиттером (усилитель класса А):
Рисунок
1.1
Micro-Cap.
Dynamic
DC. Схема
с ОЭ
Транзистор:
2N3904
(npn)
Пусть
Рисунок №1.2 NI ELVIS. Схема с ОЭ.
Анализ схемы по постоянному току
Практика (NI ELVIS):
Теория (MicroCap):
Рисунок
1.3
Micro-Cap.
Схема с ОЭ.
Анализ переходных процессов.
Sine Source: A=0,5
F=1K
Рисунок 1.4 NI ELVIS. Схема с ОЭ. Анализ переходных процессов.
Рисунок 1.5 Micro-Cap. Анализ схемы c ОЭ во временной области
Рисунок 1.6 NI ELVIS. Oscilloscope. Анализ схемы c ОЭ во временной области
Рисунок 1.6 NI ELVIS. Анализ схемы c ОЭ в частотной области
Рисунок 1.7 Micro-Cap. Анализ схемы с ОЭ в частотной области
Рисунок 1.8 NI ELVIS. Bode Analyzer. Анализ схемы с ОЭ в частотной области
Рисунок 1.9 Micro-Cap. Анализ схемы усилителя класса В во временной области
Рисунок 1.10 NI ELVIS. Oscilloscope. Анализ схемы усилителя класса В во временной области
2) Исследование усилителя с общим коллектором.
Рисунок 2.1 Micro-Cap. Dynamic DC. Схема с ОК
Транзистор: 2N3904 (npn)
Пусть
Практика (NI ELVIS):
Теория (MicroCap):
Рисунок 2.2 NI ELVIS. Схема с ОК. Анализ переходных процессов.
Рисунок 2.3 Micro-Cap. Схема с ОК. Анализ переходных процессов.
Sine Source: A=2,5
F=1K
Рисунок 2.4 Micro-Cap. Анализ схемы усилителя с ОК во временной области
Рисунок 2.5 NI ELVIS. Oscilloscope. Анализ схемы усилителя с ОК во временной области
Рисунок
2.6
Micro-Cap.
Анализ схемы с ОК в частотной области
Рисунок 2.7 NI ELVIS. Bode Analyzer. Анализ схемы с ОК в частотной области
3) Двухтактный эмиттерный повторитель (усилитель класса В)
Рисунок 3.1 Micro-Cap. Двухтактный эмиттерный повторитель
Транзисторы:
2N3904 (npn) 2N3906 (pnp)
Рисунок 3.2 Micro-Cap. Анализ схемы двухтактного эмиттерного повторителя во временной области (при Sine Source: A=2,5 F=1K)
Рисунок 3.3 – Micro-Cap. Анализ схемы двухтактного эмиттерного повторителя во временной области (при Sine Source: A=2,5 F=1K)
Рисунок 3.4 Micro-Cap. Анализ схемы двухтактного эмиттерного повторителя во временной области (при Sine Source: A=1,5 F=1K)
Рисунок 3.5 – Micro-Cap. Анализ схемы двухтактного эмиттерного повторителя во временной области (при Sine Source: A=1,5 F=1K)
Рисунок 3.6 NI ELVIS. Анализ схемы двухтактного эмиттерного повторителя во временной области
4) Улучшенный двухтактный эмиттерный повторитель (усилитель класса АВ)
Транзисторы:
2N3904 (npn) 2N3906 (pnp)
Диоды 1N4148
Рисунок 4.1 Micro-Cap. Улучшенный двухтактный эмиттерный повторитель
Рисунок 4.2 NI ELVIS. Анализ схемы улучшенного двухтактного эмиттерного повторителя во временной области
Рисунок 4.3 Micro-Cap. Анализ схемы улучшенного двухтактного эмиттерного повторителя во временной области (при Sine Source: A=0,5 F=1K)
Рисунок 4.4 – Micro-Cap. Анализ схемы улучшенного двухтактного эмиттерного повторителя во временной области (при Sine Source: A=0,5 F=1K)
Вывод:
Усилитель класса А – усилительный каскад с ОЭ:
Транзистор
npn
1N3904
всегда открыт (угол проводимости
)
и через него постоянно проходит ток
покоя
Практика (NI ELVIS):
Теория (MicroCap):
Sine Source: A=0,5
F=1K
Выходной сигнал не искажается, т.к. транзистор работает в линейном режиме. Однако имеются большие потери энергии.
Завал АЧХ усилителя класса А на нижних частотах характеризуется наличием конденсатора, на верхних – свойствами самого усилителя.
1.2
Усилитель класса В: (угол проводимости
)
Форма выходного сигнала сильно искажена. Усиливается только отрицательная полуволна.
Следовательно, преимущество такого усилителя – высокая энергоэффективность (нет тока покоя коллектора). Недостаток – нелинейные искажения.
2. Усилитель класса В – усилительный каскад с ОК:
(угол
проводимости
)
Рабочая точка задана на базе транзистора npn 1N3904 и ток эмиттера равен 2 мА.
Практика (NI ELVIS):
Теория (MicroCap):
Sine Source: A=2,5
F=1K
Выходной сигнал не увеличился по амплитуде и не поменял фазу. Присутствуют небольшие искажения.
По АЧХ усилителя класса В видно, что каскад не пропускает сигналы на низких частотах:
Но высокочастотные помехи пропускает, и выходной сигнал не увеличивается по амплитуде, т.к. максимальное значение передаточной функции равно 0.
3. Усилитель класса В - двухтактный эмиттерный повторитель:
(угол проводимости )
Двухтактный эмиттерный повторитель состоит из двух транзисторов npn 1N3904 и pnp 1N3906. Положительная полуволна входного сигнала усиливается при открытии npn транзистора, а отрицательная – pnp транзистора.
Sine Source: A=2,5
F=1K
Sine Source: A=1,5
F=1K
Когда входной сигнал находится между +0,6 В и -0,6 В, оба транзистора закрыты и часть усиливаемого сигнала теряется. Именно поэтому в выходном сигнале присутствуют нелинейные искажения – ступенька на нулевом значении напряжения.
4.
Усилитель класса АВ – улучшенный
двухтактный эмиттерный повторитель:
(угол проводимости
)
В двухтактный эмиттерный повторитель добавили диоды 1N4148, которые создали на базах транзисторов постоянное смещение. Теперь транзисторы находятся всегда в приотрытом состоянии даже при отсутствии входного сигнала.
Sine Source: A=0,5
F=1K
Хотя присутствующий теперь ток покоя, который протекает через диоды, снижает эффективность схемы, зато в выходном сигнале больше нет нелинейных искажений.