5.4. Содержание отчета:

• параметры используемого транзистора;

• схема усилителя, параметры элементов, режим по постоянному току, расчет коэффициента усиления по напряжению;

• таблица и график амплитудной характеристики;

• определение коэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений для всех рассмотренных вариантов;

• параметры АЧХ и ФЧХ;

• определение относительной нестабильности коэффициента усиления ;

• выводы по результатам работы.

Результаты свести в табл. 8.

Таблица 8

Схема	Ек	Ku	Ku, %/В	KP	Rвх, Ом	Rвых, Ом	fн, Гц	fв, МГц
Рис.1	Ек
	Ек-ΔЕк
RЭ= Ом	Ек
	Ек-ΔЕк
RЭ= Ом СЭ= мкФ	Ек
	Ек-ΔЕк

27

6. Усилительный каскад с общим коллектором

6.1. Цель работы

Экспериментальное исследование параметров усилительного каскада, в котором транзистор включен по схеме с общим коллектором (эмиттерного повторителя – ЭП).

6.2. Домашнее задание

Выпишите параметры транзистора при температуре 27^оС, полученные в работе "Статические характеристики и параметры биполярного транзистора". Для схемы рис. 16 определите токи эмиттера и базы транзистора приЕ_К равном 12 Вили 15В,U_Э = Е_К/2 иR_Э = 1 кОм. Ток эмиттераI_Э = Е_Э/(2R_Э), ток базыI_б = I_Э/(h₂₁+1). При известном токеI_б определите параметры цепи делителяRb1, Rb2(см. работу "Режим работы транзистора по постоянному току"), задав ток делителяI_Д = 5I_б. Определите теоретическое значение входного сопротивления ЭПR_вх=R_б//R_вхТ,R_б=R_б1//R_б2,R_вхТ=h11+R_э*(1+h21).

6.3. Порядок выполнения работы

1. Соберите схему эмиттерного повторителя (ЭП) в соответствии с рис. 16. Включите транзисторVTтого же типа, что и в предыдущих работах (предварительный усилитель). Установите рассчитанные в п. 5.2 значения сопротивлений резисторов и напряжениеЕ_К . Включите резистор нагрузкиR_Н = 1 кОм. Емкости конденсаторовС1= 5 мкФ,С2 = 10 мкФ. Приборы для измеренияUe,UbиI_Квключите в режим измерения постоянного тока (DС),U_НиIc– переменного (АC). Сопротивления вольтметров установите равными 1 МОм, амперметров – 0,1 Ом. Напряжения источника сигналаЕс= 0,1 В при частоте 10 кГц.

28

2. Включите питание схемы и измерьте напряжение на эмиттере транзистора U_Эи ток коллектораI_К. U_Эдолжно быть в пределах (0,45÷0,55)Е_К. ЕслиU_Эвыходит за эти пределы, то скорректируйте значение сопротивления резистораRb2. Запишите параметры схемы (тип транзистора, сопротивления всех резисторов и емкости конденсаторов, ток коллектораI_Ки напряжение эмиттераUe).

3. Снимите амплитудную характеристику ЭП, изменяя напряжение сигнала Е_Сот нуля до напряжения, при котором коэффициент передачи повторителяK_U = U_Н/Е_Суменьшится на 20 – 30 % по сравнению с его значением приЕ_С= 1,0 В. Результаты измерений занесите в табл. 9. Постройте амплитудную характеристику. Установите значениеЕ_С, соответствующее середине линейного участка характеристики (на линейном участкеK_Uпостоянно). Измерьте входной токI_Cи определите входное сопротивление ЭПR_ВХ=Е_С/Ic. Сравните с теоретическим значением.

Таблица 9

ЕС, В	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	1,0	2,0
UН, В
KU=UН/ЕС

4. При напряжении Е_С, соответствующем середине линейного участка амплитудной характеристики, снимите зависимость напряжения на нагрузке от тока нагрузки, изменяя сопротивлениеR_Нот 100 кОм (режим, близкий к холостому ходу) до значения, при которомU_Н = 0,5U_НХХ. Результаты измерений занесите в табл. 10.

Таблица 10

	ЕС=_____В
RН, кОм	100	10	4	2	1	0,4	0,2	0,1	0,04	0,02
UН, В
KU = UН/ЕС
IН, мА
РН, мВт

Постройте графики зависимостей U_Н = f(I_Н)иР_Н = f(I_Н). Определите мощность, потребляемую повторителем от источника сигналаР_ВХ = Е_С*I_ВХ. Определите коэффициент усиления по мощностиК_Р = Р_Н/Р_ВХв точке, соответствующей максимуму зависимостиР_Н = f(I_Н).

В окрестностях точки R_Н= 1 кОм определите выходное сопротивлениеR_ВЫХ = ΔU_Н/ΔI_Н.

29

5. Снимите амплитудно- и фазочастотные характеристики ЭП используя инструменты MS9. Для этого выберите в меню опцию частотного анализаSimulate/Analyses/AC Analysisи на вкладкеFrequency Parametersзадайте диапазон частот для анализа. Рекомендуется установить значениеFSTARTравное20Гц, FSTOP–200МГц. По оси частот установить логарифмическую шкалу (Decade– десятичный логарифм), по оси абсцисс (Vertical scale) линейную шкалу (Linear).

После этого перейти на вкладку Output. В окнеVariables in circuitвыберите номер выходной цепи усилителя (цепь, подключенная к сопротивлению нагрузки) и нажмите кнопкуAdd. Выбранный номер отобразится в правом окне. Затем нажмите кнопкуSimulate. Откроется окно графиками АЧХ и ФЧХ (при необходимости скорректируйте значения начальной и конечной частот). Рекомендуется "растянуть" окно так, чтобы оно занимало большую часть экрана.

Щелкните ЛКМ по графику АЧХ и нажмите кнопку . Появятся два маркера. Перемещая маркер определите максимальное в диапазоне частот значение коэффициента передачиК₀и соответствующую частотуf₀. Определите нижнюю(f_Н)и верхнюю(f_В)граничные частоты на уровне 0,7.

Активизируйте щелчком ЛКМ график ФЧХ. Включите маркеры и, последовательно устанавливая их на частоты f_Н,, f₀, и f_В,определите фазовый сдвиг на этих частотах.

6.4. Содержание отчета:

• параметры используемого транзистора;

• схема эмиттерного повторителя, параметры элементов, режим по постоянному току;

• таблица с данными и график амплитудной характеристики, определение коэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений;

• таблица с данными и графики зависимостей U_Н = f(I_Н)иР_Н = f(I_Н);

• значения граничных частот и частоты f₀ и величина фазового сдвига между входным и выходным сигналами на этих частотах;

• выводу по результатам работы.

По результатам измерений заполните табл. 11.

Таблица 11

KU	КР	RВХ, кОм	RВЫХ, Ом	fН, Гц	f0, кГц	fВ, МГц	φНº	φ0º	φВº

30

7. схемы включения операционного усилителя

3.1. Цель работы

Исследовать основные схемы включения и особенности работы операционного усилителя.

3.2. Домашнее задание

Для всех исследуемых в работе схем включения операционных усилителей запишите выражения для коэффициентов передачи по напряжению. Приведите вид характеристик для каждой из схем с учетом значений параметров компонент (сопротивления резисторов, заданного ОУ).

3.3. Порядок выполнения работы

Соберите схему рис. 7, а.

Усилитель находится в группе  . Приборы включите в режим измерения постоянных токов и напряжений (DC). УстановитеЕ_С = 0,01 В, R = 10 кОм, R_Н = 2 кОм. Отобразите на схеме номер выходной цепи усилителя. Для этого выполните щелчок правой кнопкой мыши (ПК) по изображению цепи и выберите в контекстном

меню опцию Wire properties. Активизируйте значениеDisplay node label. Номер цепи отобразится в рамке как показано на рис. 7,а.

3.3.1. Операционный усилитель

Снимите амплитудную характеристику усилителя U_Н=f (E_С). Для этого в менюAnalysis выберите опциюParameter Sweep. В открывшемся окне установитеComponent V(источник сигналаЕ_С ),Start value – 0.025V,Stop value0.025V,Sweep type linear, Increment step size 0.0005V,Output node– номер цепи выхода ОУ. Не забудьте установить режимDC operating pointв нижней части окна. После этого нажмите кнопкуSimulate.В окнеAnalysis Graphs отобразится характеристика усилителя, но она будет очень грубой – рабочий участок в виде вертикальной линии. Оцените напряжениеE_Сдля рабочего участка и скорректируйте значенияStart value, Stop valueи Increment step size. Вновь повторите моделирование. Вид характеристики, которую вы должны получить, изображен на рис.7,б. Используя маркеры на падающем участке характеристики, выберите 2 точки и определите коэффициент усиления разомкнутого ОУK_U = ΔU_Н/ΔЕ_С. Затем определите напряжение смещения нуля усилителя. Оно равноЕ_С, при которомU_Н= 0 (на рис.7,боно равно 3 мВ). Измерьте максимальные положительное и отрицательное напряжения на выходе усилителя.

Определите выходное сопротивление усилителя. Для этого установите значение Е_С, соответствующее напряжению на выходе усилителяU_Н= 2÷4 В. Измерьте напряжениеU_Нна выходе усилителя при включенном сопротивленииR_Ни в режиме холостого ходаU_НХХ(R_Нотключено). Тогда.