Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГОБУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
Факультет радиотехнологий связи
Кафедра конструирования и производства радиоэлектронных средств
Учебная дисциплина "Математическое моделирование электронных средств"
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №9: «ИССЛЕДОВАНИЕ транзисторных усилителей напряжения»
Выполнил: Иванов И.Н., РК-21 _____________ (подпись)
2 июня 2014 г.
Работу принял:
профессор, д.в.н. Боев В.Д.
_______________________
(отметка о зачете)
_____________ (подпись)
“___”___________2014 г.
Цель работы:
Исследование коэффициента усиления по напряжению в усилителях с общим эмиттером и общим коллектором. Определение фазового сдвига сигналов в усилителях. Измерение входного и выходного сопротивлений усилителей и исследование их влияния на коэффициент усиления по напряжению. Анализ влияния нагрузки на коэффициент усиления по напряжению. Исследование влияния разделительного конденсатора на усиление переменного сигнала.
Выполнение лабораторной работы:
-
Исследование усилителя с общим эмиттером (1):
-
Исходные данные:
-
-
Результаты расчетов:
Определение напряжения на базе:
Определение напряжения на эмиттере:
(для n-p-n транзистора)
Определение тока покоя:
Определение напряжения покоя:
Проверка на правильность резисторов:
Определение частотного диапазона схемы:
Определение выходного сопротивления схемы:
Схема работает на нагрузку:
Определение коэффициента усиления схемы:
-
Результаты опыта:
Рисунок 1: Схема работы усилителя с общим эмиттером
Рисунок 2: Осциллограмма на частоте 1 кГц
Рисунок 3: Показания мультиметров на частоте 1 кГц
Рисунок 4: Искажения сигнала на частоте 1 кГц
Таблица 1
f, Гц |
Ku (вых), В |
Вх. сигнал, В |
20 |
0,895 |
0,141 |
1000 |
1,233 |
0,141 |
5000 |
1,234 |
0,141 |
10000 |
1,234 |
0,141 |
20000 |
1,234 |
0,141 |
30000 |
1,234 |
0,141 |
40000 |
1,235 |
0,141 |
Рисунок 5: АЧХ усилителя с общим эмиттером
-
Исследование усилителя с общим эмиттером (2):
-
Исходные данные:
-
C1 = C2 = 1мкФ
С3 = 470 мкФ
R1 = 10 кОм
R2 = Rк = 2 кОм
Rэ = 660 Ом
Rн = 200 кОм
RD = 1 кОм
V1 =18В
-
Результаты расчетов:
-
Измерения для начальной схемы:
Амплитуда входного напряжения: 0,014142 В.
Амплитуда выходного напряжения: 3,164 В.
Определение разности фаз входного и выходного сигналов:
Определение коэффициента усиления усилителя по напряжению:
Определение тока эмиттера:
Коэффициент усиления каскада по напряжению:
-
Измерения при подключенном резисторе RD:
Амплитуда входного напряжения: 0,014142 В.
Амплитуда выходного напряжения: 1,208 В.
Определение коэффициента усиления усилителя по напряжению:
Определение напряжения:
Uб = 0,029 мВ
Определение коэффициента усиления по напряжению усилительного каскада:
Входной ток по закону Кирхгофа.
Определение входного сопротивления усилителя.
-
Замыкаем ключом резистор RD (отключаем RD):
Амплитуда входного напряжения: 0,014142 В.
Амплитуда выходного напряжения: 1,596 В.
Определение коэффициента усиления усилителя по напряжению:
-
Устанавливаем номинал резистора:
Убираем шунтирующий конденсатор С3.
Схема не работает. Multisim выдает ошибку.
-
Результаты опыта:
Рисунок 6: Схема усилителя с общим эмиттером (2) на частоте 1 кГц и неподключенным RD
Рисунок 7: Осциллограмма на частоте 1 кГц усилителя с общим эмиттером (2) и неподключенным RD
Рисунок 8: Мультиметры на частоте 1 кГц усилителя с общим эмиттером (2) и неподключенным RD
Рисунок 9: Схема усилителя с общим эмиттером (2) на частоте 1кГц и подключенной RD
Рисунок 10: Осциллограмма на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим эмиттером (2) и подключенным RD
Рисунок 11: Мультиметры на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим эмиттером (2) и подключенным RD
Рисунок 12: Схема усилителя с общим эмиттером (2) на частоте 1кГц и неподключенным RD с Rн = 2 кОм
Рисунок 13: Осциллограмма на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим эмиттером (2) и неподключенным RD с Rн = 2 кОм
Рисунок 14: Мультиметры на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим эмиттером (2) и неподключенным RD с Rн = 2 кОм
Рисунок 15: Ошибка при работе усилителя с общим эмиттером (2) на частоте 1кГц и не подключенной RD с Rн = 200 кОм с убранным конденсатором C3
-
Исследование усилителя с общим коллектором:
-
Исходные данные:
-
C1 = C2 = 1мкФ
R1 = 20кОм
R2 = 2 кОм
Rэ = 5 кОм
Rн = 1 кОм
RD = 10 кОм
V1 =10В
-
Результаты расчетов:
-
Измерения для начальной схемы:
Измерение напряжения UБ = 0,000009 В.
Измерение тока Iэ = 0,000043 А.
Измерение напряжения Uэ = 0,216 В.
Амплитуда входного напряжения: 0,014142 В.
Амплитуда выходного напряжения: 0,008095 В.
Определение коэффициента усиления усилителя по напряжению:
Определение разности фаз входного и выходного сигнала:
-
Измерения при подключенном резисторе RD:
Амплитуда входного напряжения: 0,014142 В.
Амплитуда выходного напряжения: 0,005232 В.
Определение входного тока по закону Кирхгофа:
Определение входного сопротивления усилителя:
-
Измерения при отключенном резисторе RD:
Изменяем номинал Rн на 200 кОм.
Напряжение холостого хода:Uхх(200кОм) = 12,544 мВ
Изменяем номинал Rн на 200 Ом.
Амплитуда выходного напряжения(200Ом) = 3,263 мВ
Рисунок 15: Схема усилителя с общим коллектором на частоте 1кГц и неподключенным RD
Рисунок 16: Осциллограмма на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим коллектором и неподключенным RD
Рисунок 17: Мультиметры на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим коллектором и неподключенным RD
Рисунок 18: Схема усилителя с общим коллектором на частоте 1кГц и подключенным RD
Рисунок 19: Осциллограмма на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим коллектором и подключенным RD
Рисунок 20: Мультиметры на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим коллектором и подключенным RD
Рисунок 21: Схема усилителя с общим коллектором на частоте 1кГц и неподключенным RD с Rн = 200 кОм
Рисунок 22: Схема работы усилителя с общим коллектором на частоте 1кГц и неподключенным RD с Rн = 200 Ом
Рисунок 23: Мультиметры на частоте 1 кГц. в схеме усилителя с общим коллектором и неподключенным RD с Rн = 200Ом
Выводы по проделанной работе:
В данной лабораторной работе был исследован коэффициент усиления по напряжению в усилителях с общим эмиттером и общим коллектором. Определен фазовый сдвиг сигналов в усилителях. Измерив входное и выходное сопротивления усилителей, было исследовано их влияния на коэффициент усиления по напряжению. Также был проведен анализ влияния нагрузки на коэффициент усиления по напряжению и исследовано влияние разделительного конденсатора на усиление переменного сигнала.
Санкт-Петербург
2014 г.