Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уральский Федеральный университет им. Б.Н. Ельцина «УПИ»

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Laboratornaya_rabota_N_7_2013

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.02.2015

Размер:

337 Кб

Скачать

☆

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Физико-технологический институт

Кафедра "Физические методы и приборы контроля качества"

С.В. Никифоров

Е.В. Моисейкин

УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА БИПОЛЯРНОМ

ТРАНЗИСТОРЕ

Методические указания к лабораторной работе №7

Екатеринбург УГТУ–УПИ

2013

1.Цель работы

1.Ознакомиться с основными схемами смещения транзисторов в усилителях. Приобрести практические навыки расчета и измерения параметров режима по постоянному току с помощью программы Electronics

Workbench.

2.Приобрести практические навыки по расчету и измерению динамических параметров усилительных схем.

2.Программа работы

2.1.Расчет параметров изучаемых цепей.

2.1.1.Рассчитать положение рабочей точки в усилителе с фиксированным током базы (Рис. 1). Параметры схемы даны в таблице 1.

Таблица 1

Параметры схем усилителя с фиксированным током базы

№	Транзистор		R1, кОм	R2, Ом	E1, В
варианта	Транзистор		R1, кОм	R2, Ом	E1, В
1	КТ315Д	42	82	360	12
2	КТ312Б	37	75	510	10
3	КТ3102А	180	100	220	5
4	КТ3102Б	270	220	390	5
5	КТ316Д	134	120	510	5
6	2Т3102А	190	180	470	8
7	2Т3117А	63	30	180	6
8	2Т312А	39	100	390	10
9	2Т312В	95	150	330	8
10	2Т315А	52	91	420	10
11	2Т325Б	230	120	220	8
12	2Т355А	164	150	420	8
13	2Т368Б	274	360	390	10
14	2Т371А	140	150	300	6
15	КТ315Е	109	51	180	10
16	КТ315И	28	33	270	8
17	2Т312Б	60	150	510	15
18	2Т315Д	41	75	390	9
19	2Т316Б	65	56	300	8
20	КТ3117А	5,5	5,1	27	5

2.1.2. Рассчитать положение рабочей точки в схеме с эмиттерной стабилизацией (рис. 2). Параметры схемы даны в таблице 2.

Таблица 2 Параметры схемы усилителя с эмиттерной стабилизацией

№	Транзистор		R1,	R2,	R3,	R4,	Е1,
варианта	Транзистор		кОм	Ом	Ом	Ом	В
1	КТ315Д	42	5,6	910	360	150	12
2	КТ312Б	37	3,6	720	510	220	10
3	КТ3102А	180	6,2	1800	220	82	5
4	КТ3102Б	270	13	4200	390	180	5
5	КТ316Д	134	7,5	2100	510	270	5
6	2Т3102А	190	10	3000	470	220	8
7	2Т3117А	63	1	510	180	82	6
8	2Т312А	39	4,2	820	390	150	10
9	2Т312В	95	6,2	1000	330	130	8
10	2Т315А	52	3,9	620	420	190	10
11	2Т325Б	230	5,1	910	220	91	8
12	2Т355А	164	5,6	1000	420	150	8
13	2Т368Б	274	15	3000	390	220	10
14	2Т371А	140	5,6	1100	300	130	6
15	КТ315Е	109	2,7	420	180	100	10
16	КТ315И	28	1,5	270	300	130	8
17	2Т312Б	60	3,3	470	510	180	15
18	2Т315Д	41	3	420	390	150	9
19	2Т316Б	65	2,7	510	300	120	8
20	КТ3117А	5,5	0,51	100	51	27	5

2.1.3.Рассчитать коэффициент усиления на средних частотах, верхнюю

инижнюю граничную частоту однокаскадного усилителя напряжения (рис. 3). Параметры схемы даны в таблице 3. Транзистор использовать того же типа, что и ранее. R5=100 кОм.

2.1.4.Рассчитать длительность фронта (частота повторения импульсов 5 МГц) и скол вершины прямоугольного импульса (частота повторения импульсов 5 кГц).

2.1.5.Рассчитать коэффициент усиления на средних частотах, верхнюю

инижнюю граничную частоту однокаскадного усилителя напряжения с отрицательной обратной связью (исключить из схемы рис.3 конденсатор С3).

Таблица 3

Параметры схемы однокаскадного усилителя

№	Транзистор		fгр,	Ск,	R1,	R2,	R3,	R4,	R5,	С1,	С2,	С3,	С4,	Е1,
вар.	Транзистор		МГц	пФ	кОм	Ом	Ом	Ом	кОм	мкФ	мкФ	мкФ	пФ	В
1	КТ315Д	42	250	7	5,6	910	360	150	100	10	10	50	50	12
2	КТ312Б	37	120	5	3,6	720	510	220	100	10	10	50	50	10
3	КТ3102А	180	150	6	6,2	1800	220	82	100	10	10	50	50	5
4	КТ3102Б	270	150	6	13	4200	390	180	100	10	10	50	50	5
5	КТ316Д	134	800	3	7,5	2100	510	270	100	10	10	50	50	5
6	2Т3102А	190	150	6	10	3000	470	220	100	10	10	50	50	8
7	2Т3117А	63	200	10	1	510	180	82	100	10	10	50	50	6
8	2Т312А	39	80	5	4,2	820	390	150	100	10	10	50	50	10
9	2Т312В	95	120	5	6,2	1000	330	130	100	10	10	50	50	8
10	2Т315А	52	250	7	3,9	620	420	190	100	10	10	50	50	10
11	2Т325Б	230	800	2	5,1	910	220	91	100	10	10	50	50	8
12	2Т355А	164	1800	1,4	5,6	1000	420	150	100	10	10	50	50	8
13	2Т368Б	274	1100	1,2	15	3000	390	220	100	10	10	50	50	10
14	2Т371А	140	3600	0,7	5,6	1100	300	130	100	10	10	50	50	6
15	КТ315Е	109	250	7	2,7	420	180	100	100	10	10	50	50	10
16	КТ315И	28	250	7	1,5	270	300	130	100	10	10	50	50	8
17	2Т312Б	60	120	5	3,3	470	510	180	100	10	10	50	50	15
18	2Т315Д	41	250	7	3	420	390	150	100	10	10	50	50	9
19	2Т316Б	65	800	3	2,7	510	300	120	100	10	10	50	50	8
20	КТ3117А	5,5	200	10	0,51	100	51	27	100	10	10	50	50	5

2.2.Экспериментальная часть

2.2.1.Собрать схему усилителя с фиксированным током базы (Рис. 1).

Рис. 1. Схема смещения фиксированным током базы.

С помощью приборов измерить напряжения Uбэ0, Uкэ0 и токи Iб0, Iк0. Сравнить с результатами расчета.

2.2.2. Собрать схему усилителя с эмиттерной стабилизацией режима

(Рис. 2).

Рис. 2. Схема с эмиттерной стабилизацией режима.

С помощью приборов измерить параметры рабочей точки Uбэ0, Uкэ0, Iб0, Iк0. Сравнить с расчетными значениями.

2.2.3. Собрать схему однокаскадного усилителя с резистивноемкостной нагрузкой (Рис. 3).

Рис. 3. Однокаскадный усилитель напряжения

Подать на вход гармоническое напряжение амплитудой 10 мВ частотой, лежащей в диапазоне средних частот для данного усилителя. С

помощью осциллографа измерить коэффициент усиления усилителя как отношение Uвых к Uвх. Сравнить с расчетом. Изменяя частоту генератора, определить верхнюю и нижнюю граничные частоты (на уровне 0,707Um).

2.2.4.Подать на вход прямоугольные импульсы той же амплитуды частотой 5 МГц. Измерить длительность фронта. Сравнить с расчетом. Изменить частоту импульсов на 5 кГц. Измерить скол вершины. Сравнить с расчетом.

2.2.5.Исключить из схемы рис.3 конденсатор С3. Для полученной схемы усилителя с отрицательной обратной связью с помощью осциллографа определить коэффициент усиления и полосу пропускания усилителя. Сравнить с расчетом.

3.Содержание отчета

3.1.Титульный лист.

3.2.Цель работы.

3.3.Принципиальные схемы устройств, используемых в работе.

3.4.Теоретическая часть. Расчет по формулам, таблицы результатов расчета, графики.

3.5.Экспериментальное исследование. Методика проведения измерений. Таблицы результатов эксперимента, графики.

3.6.Выводы.

4.Контрольные вопросы

1.Что понимается под рабочей точкой усилительного каскада?

2.Зачем в усилителях используются цепи смещения? Какие виды цепей смещения вы знаете?

3.Какая цепь смещения из рассматриваемых в данной работе является более термостабильной?

4.От каких параметров схемы зависит коэффициент усиления?

5.Чем обусловлено снижение коэффициента усиления в области верхних и нижних частот?

6.Как определяется длительность фронта и скол вершины прямоугольного импульса?

7.Как изменятся параметры усилителя при введении отрицательной обратной связи по току?

5.Краткие теоретические сведения

5.1.Способы задания режима по постоянному току в усилителе с общим эмиттером.

Режим усилителя по постоянному току характеризуется параметрами: Uбэ0, Uкэ0, Iб0, Iк0. Эти постоянные токи и напряжения необходимы, чтобы

обеспечить работу транзистора в активном режиме. Для задания статического режима используют специальные цепи смещения. Смещение – это напряжение, поддерживающее эмиттерный переход в открытом состоянии. В данной работе рассмотрены два вида цепей смещения.

1. Смещение фиксированным током базы (Рис. 4).

Рис. 4. Схема со смещением фиксированным током базы.

В этой схеме смещение задается током базы, который фиксируется сопротивлением Rб.

Напряжение Uбэ0 выбирается, исходя из материала транзистора. Для германиевых транзисторов Uбэ0 = 0.3 В, для кремниевых – 0.7 В.

Iб 0 Eк Uбэ0 ,

Rб

Iк0 Iб 0 ,

Uкэ0 Eк Rк Iк0.

Недостатком данной схемы является низкая термостабильность. 2. Схема с эмиттерной термостабилизацией (Рис. 5).

Рис. 5. Схема с эмиттерной термостабилизацией

С помощью резистора Rэ образуется последовательная отрицательная обратная связь по току. Это повышает температурную стабильность схемы.

							8
U R2					Eк		R2		,
U R2				R1	R2		R2		,
				R1	R2
U Rэ U R2 Uбэ0 ,
I		I				U Rэ		,
I	э0	I		к0				,
	э0			к0		Rэ
						Rэ
I			Iк0		,
I	б 0				,
	б 0

Uкэ0 Ек (Rэ Rк )Iк0.

5.2. Расчет динамических параметров усилителя (режима по переменному току)

Схема усилителя приведена на Рис. 6.

Рис. 6. Схема усилителя. Коэффициент усиления на средних частотах:

К0			S		S	SRк ,

		gэкв		gi gк gн
		gэкв		gi gк gн
S					,

	r		( 1)r
	б			э

rэ Т .

Iэ0

Здесь rб = 100 Ом, Т – тепловой потенциал (25 мВ при комнатной температуре).

Нижняя граничная частота:

		9
fн	1	1	1		,

	2 н	2 нр	2
	2 н	2 нр	2	нэ

нр Ср (Ri Rк Rн ),

нэ СSэ .

Здесь Ср – разделительная емкость, Сэ – эмиттерная емкость, Ri –

внутреннее сопротивление транзистора (105 Ом).

Верхняя граничная частота:

fв

2 в

C С

gi gк gн

Srб

2 fгр

Sr С

10 5 Cм, g

, g

Rк

Rн

Длительность фронта прямоугольного импульса:

ф 2.2в ,

Скол вершины (в %):

100и .

Для схемы с отрицательной обратной связью (емкость Сэ удаляется из схемы):

К	0			SRк ,

			1 SRэ
			1 SRэ
f				1		,


в			2
			2		в
в				в				,
в		1		SRэ				,
		1		SRэ
f				1			.


н			2 нр
			2 нр

Соседние файлы в папке Задания

#
23.02.2015338.95 Кб25Laboratornaya_rabota_N_2_2013.pdf
#
23.02.2015233.17 Кб26Laboratornaya_rabota_N_3_2013.pdf
#
23.02.2015465.19 Кб27Laboratornaya_rabota_N_4_2013.pdf
#
23.02.2015353 Кб31Laboratornaya_rabota_N_5_2013.pdf
#
23.02.2015369.36 Кб30Laboratornaya_rabota_N_6_2013.pdf
#
23.02.2015337 Кб27Laboratornaya_rabota_N_7_2013.pdf
#
23.02.2015173.28 Кб27Laboratornaya_rabota_N_8_2013.pdf