МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,

СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

Факультет Инфокоммуникационных сетей и систем

Дисциплина Электроника и схемотехника

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МОДЕЛИ РЕЗИСТОРНОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ И ОС

10.03.01 Информационная безопасность

Выполнил:

(Ф.И.О., № группы)

Преподаватель:

(Ф.И.О., подпись)

Оглавление

1. Цель работы 3

2. Подготовка к работе 3

3. Расчеты значений элементов схемы 3

3.1. Расчет режима работы транзистора на постоянном токе 3

3.1.1. Расчет сопротивлений резисторов цепей питания 3

3.1.2. Расчет элементов модели транзистора. 4

3.1.3. Составление эквивалентной схемы каскада по постоянному току. 5

3.1.4. Вычисление на Fastmean тока покоя коллектора I_0К. 5

3.1.5. Построение нагрузочной линии по постоянному току. 6

3.2. Исследование свойств каскада ОЭ по сигналу на переменном токе 6

3.2.1. Построение нагрузочной линии по сигналу. 6

3.2.2. Расчет элементов модели транзистора для переменного тока (по сигналу). 6

4. Основные сведения 7

4.1. Реализация точки покоя транзистора 8

4.2. Исследование свойств каскада ОЭ по сигналу на переменном токе 9

4.2.1. Составление эквивалентной схемы каскада ОЭ с отрицательной обратной связью. 9

4.2.2. Изучение влияния обратной связи на АЧХ и ПХ каскада ОЭ с ОС. 9

4.2.3. Определение влияния на АЧХ и ПХ емкости нагрузки. 13

4.2.4. Определение влияния изменений ёмкостей разделительных конденсаторов С_р1, C_р2 на параметры АЧХ и ПХ. 14

4.2.5. Измерение входного и выходного сопротивлений каскада ОЭ с ОС. 16

4.2.6. Изучение влияния частотно-зависимой обратной связи на АЧХ и ПХ каскада. 17

4.2.6.1. Определение величины корректирующей емкости конденсатора С_Э1 для получения максимальной частоты верхнего среза. 18

4.2.6.2. Измерение параметров ПХ. 20

Вывод 21

Ответы на контрольные вопросы 22

Вариант 843

№	Тип	h21min	h21max	|h21| при f (МГц)	τос, пс	Ск, пФ
8	КТ396А	40	250	7 300	11	1,5

№	4
Iok, mA	2

№	3
E0, B	6

1. Цель работы

Изучить свойства каскада с ОЭ и oбратной связью (ОС) в режиме малого сигнала. Выполнить анализ в частотной и временной областях. Исследовать влияние сопротивления источника сигнала, нагрузки и элементов схемы. Изучить изменение свойств каскада ОЭ при введении отрицательной обратной связи.

2. Подготовка к работе

2.1. Изучить п. 3 (основные сведения) данного лабораторного практикума. 2.2. Теоретические сведения содержатся в литературе [1–3].

3. Расчеты значений элементов схемы

3.1. Расчет режима работы транзистора на постоянном токе

3.1.1. Расчет сопротивлений резисторов цепей питания

Заданными являются: напряжение источника питания E0, ток покоя коллектора I0К и тип транзистора.

Рис. 1.2. Схема включения транзистора на постоянном токе

= 0,1* = 0,1*6 = 0,6В

= 0,5* ,

= = – = 3-0,6=2,4В

= +

= 0,6 В

= /

= =

= 10*

= (1 + )* .

Теперь вычисляем сопротивления резисторов:

= =0,6/(2,02* = 297 Ом.

= = 21,8 кОм.

= = 6 кОм.

=

3.1.2. Расчет элементов модели транзистора.

Поскольку биполярный транзистор обладает высоким выходным сопротивлением и управляется током базы, логично рассматривать его как источник тока, управляемый током (ИТУТ) (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Модель биполярного транзистора для постоянного тока. (ИТУТ)

Н₁₁ = U_БЭ/I_{0 Б} = 0,6/0,02мА=30 кОм.

h₂₁ = 100

3.1.3. Составление эквивалентной схемы каскада по постоянному току.

Заменив транзистор его эквивалентной моделью (рис. 1.3), получим эквивалентную схему по постоянному току (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Эквивалентная схема каскада по постоянному току

3.1.4. Вычисление на Fastmean тока покоя коллектора i0к.

Введём эквивалентную схему каскада (Рис.1.4) в компьютер и вычислим I_0К. Результат расчёта сводим в табл. 2.

Таблица 2. Вычисление тока покоя коллектора I_0К

Параметр	RБ1	RБ2	RK	RЭ	h21	E0	I0К
Единица изм.	кОм	кОм	кОм	кОм		В	мА
Расчёт	21,8	6	1,5	0,297	100	6	2
На Fastmean	21,8	6	1,5	0,297	100	6	2,021

3.1.5. Построение нагрузочной линии по постоянному току.

3.2. Исследование свойств каскада ОЭ по сигналу на переменном токе

3.2.1. Построение нагрузочной линии по сигналу.

U_{2m max} = I_{к max} * R_Н = 1,7 В,

где R_Н = R_К║ R_2Н. ≈ 0,85 кОм

3.2.2. Расчет элементов модели транзистора для переменного тока (по сигналу).

Выбор модели транзистора по сигналу ИТУТ основан на ранее использованной П-образной схеме (рис. 1.3) с добавлением к ней частотно зависимых элементов (рис. 1.8). Подобная этой, модель транзистора известна в литературе как схема Джиаколетто.

Рис. 1.8. Эквивалентная модель биполярного транзистора для сигнала

Выходное сопротивление транзистора 1/h22 обозначено Ri . Оно определяется напряжением Эрли U_ЭР (100…300 В) и током покоя транзистора I_0К. Элементы rбб, rбэ , S, Cбэ могут быть вычислены из выражений.

r_б'б = 7,3 Ом

r_б'э = 1295 Ом

h₁₁ = 1302 Ом

С_б'э = 6,06 пФ

f_T = 2100 * 10⁶

S = 0,08

U_T = 25,6 мВ

R_i = 50 кОм

R_б = 4,7 кОм

Таблица 3. Значения элементов

е1

R1И

Ср1

Rб

rб'б

rб'э

Сб'э

СК

h21

RЭ

СЭ

RК

Ср2

R2Н

мВ

кОм

мкФ

кОм

Ом

Ом

пФ

пФ

Ом

мкФ

кОм

мкФ

кОм

5

0,1

10,0

4,7

7,3

1295

6,06

1,5

100

297

1000,0

1,5

10,0

2

4. Основные сведения

Обратная связь применяется для улучшения показателей самих усилителей. В каскадах ОЭ возможны два вида внешней отрицательной ОС, не изменяющей способ включения транзистора в схеме. На рис. 2.1 с максимальным упрощением показаны эти две структуры.

В схеме на рис. 2.1, а с помощью элемента ОС R_ОС часть выходного сигнала из коллектора транзистора подается на его базу. Здесь имеет место параллельная по входу и по выходу ОС. В схеме на рис. 2.1, б ОС создается благодаря присутствию элемента R_ОС в эмиттерой цепи – часть выходного сигнала поступает из эмиттера в базу. В работе исследуется только структура (рис. 2.1, б).

Такой каскад ОЭ с ОС можно представить в виде соединения двух четырехполюсников (рис. 2.2). Четырехполюсник А представляет собой собственно усилитель ОЭ, четырехполюсник В₀ – цепь ОС. В этой конструкции, очевидно, что ОС последовательная по входу и выходу.

а) б)

Рис. 2.1. Организация ОС в каскадах с ОЭ. Рис. 2.2. Блок-структурная схема каскада ОЭ с ООС

Принципиальная схема каскада представлена на рис. 2.3. Эта схема отличается от схемы в лабораторной работе 1 (для последующего описания введем сокращение ЛР 1) лишь тем, что в ней отсутствует блокировочный конденсатор в цепи эмиттера С_Э. Это, тем не менее, оказывает существенное влияние на свойства каскада.

Рис. 2.3. Принципиальная схема каскада ОЭ с отрицательной обратной связью

Изучение свойств каскада необходимо разбить на две части.  Расчет режима работы каскада на постоянном токе (3.1).  Исследование свойств каскада ОЭ по сигналу на переменном токе (3.2).