Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

(МТУСИ)

Факультет "Радио и телевидение"

Кафедра "Электроника"

ОТЧЁТ

по дисциплине "Электроника"

на тему:

"Исследование дифференциального усилителя"

Выполнил:

Студент гр. БИК2309 __________________ Р. Ю. Улендеев

Проверил:

Доцент, к. т. н. ____________________ В. П. Власов

Москва 2024

Лабораторная работа № 9

Исследование дифференциального усилителя

Цель работы: Изучение свойств дифференциального усилителя на биполярных транзисторах (БТ) и влияния на его характеристики параметров БТ.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Схема простейшего дифференциального усилительного каскада на БТ представлена на рис. 1 (здесь резисторы изображены так, как это принято в стандартах большинства компаний мира и в самой программе Мicrocap). Подробнее о работе схемы можно узнать в [3].

Аналогичная схема возможна и на МДП транзисторах.

Рис. 1.

В первом приближении работа дифференциального каскада описывается выражением:

Uвых = К_U ( Uвх2 − Uвх1 ), (1)

где К_U – коэффициент усиления по напряжению. Из (1) следует, что дифференциальный каскад реагирует на разность входных сигналов, с чем и связано происхождение его названия – дифференциальный, т.е. разностный.

Исследуемый усилитель (рис. 2) содержит два дифференциальных каскада, включённых один за другим (так называемое каскадное включение).

При каскадном включении общий коэффициент усиления К_U равен произведению коэффициентов усиления всех каскадов усилителя, т.е.

К_U1 x K_U2 x K_U3... . Этим достигается сколь угодно большое усиление.

Рис. 2

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

В данном разделе представлен порядок выполнения работы.

Исходные данные

Необходимо вести исходные данные согласно заданному преподавателем номеру варианта. В нашем случае данные соответствуют варианту 5.

Таблица 1 – Исходные данные

№ варианта	4
n	1.5

Работа в Micro-Cap

Исследуемая схема представлена на .

Рисунок 1 – Исследуемая схема

Входной сигнал подается через R3 на эмиттер Q1; нагрузкой (комплексной и нелинейной) являются инверторы U1 и U2, изображенные условно; выходом является коллектор Q4.

Выбрав Analysis, DC, получим передаточную характеристику (зависимость выходного напряжения от входного.) представленную на Рисунок 2.

Рисунок 2 – Передаточная характеристика

Приблизительная протяжённость линейного участка В.

Приблизительная протяжённость участка входного напряжения В.

Малосигнальный коэффициент усиления по напряжению :

Характер включения усилителя – инвертирующий.

Входное напряжение (сверху), выходное напряжение (снизу)

Рисунок 3 – Временные диаграммы входного и выходного напряжений

Коэффициент второго каскада :

Фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями равен 180°.

Коэффициент нелинейных искажений КНИ приблизительно равен 5%.

АЧХ усилителя представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – График АЧХ с предельной частотой

Предельная частота равна .

Значения параметров модели до изменения:

CJE= – барьерная ёмкость эмиттерного перехода;

CJC= – барьерная ёмкость коллекторного перехода;

TF= – время пролёта.

Согласно 4 варианту, нужно увеличить ёмкости в 1,5 раз:

CJE= – барьерная ёмкость эмиттерного перехода;

CJC= – барьерная ёмкость коллекторного перехода;

TF= – время пролёта.

Рисунок 5 – АЧХ после изменений

Предельная частота после изменений равна 170КГц.

Как можно заметить предельная частота уменьшилась с увеличением барьерной ёмкости, эмиттерного и коллекторного перехода и увеличением времени пролёта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной лабораторной работы изучили свойства дифференциального усилителя на биполярных транзисторах (БТ) и влияние на его характеристики параметров БТ – чем больше барьерная емкость, тем меньше предельная частота.