МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Биотехнических Систем

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Электроника и микропроцессорная техника».

Тема: Изучение схемы усилителя с общим эмиттером.

Студентки гр. 1502 _____________________ Титова В. Д.

_____________________ Шляпина М. Е.

Преподаватель _____________________ Корнеева И. П.

Санкт-Петербург

2023 г.

Цель работы: ознакомиться с основными типами усилительных каскадов на биполярных транзисторах. Освоить основные этапы проектирования транзисторного усилительного каскада и методику измерения коэффициента усиления транзистора по току. Научиться снимать основные параметры усилительного каскада – входное и выходное сопротивления, АЧХ.

Приборы и материалы: NI ELVIS Bode Analyzer, макетная плата NI ELVIS, резисторы, транзисторы.

Основные теоретические положения:

Усилитель с общим эмиттером – это усилитель, где эмиттер транзистора используется как для подключения входного сигнала, так и для подключения нагрузки.

Рабочая точка транзистора, или точки смещения – это такая точка, при которой на переходе коллектор-эмиттер транзистора, как правило, устанавливается падение напряжения равное ровно половине напряжения источника питания.

Каскад с общим эмиттером имеет высокий усиливающий коэффициент по току и напряжению, приемлемые значения входного и выходного сопротивлений, и широко используется в практической схемотехнике. Однако главная проблема при его использовании заключается в задании рабочей точки транзистора. Чтобы решить эту проблему, нужно выбрать значение тока коллектора в отсутствие входного сигнала таким образом, чтобы выходное напряжение равнялось половине максимального значения. Для достижения этого значения необходимо выбрать соответствующее сопротивление резистора R_К. Ток базы задаётся резистором R_Б, падение напряжения на котором равно U_RБ ≈ E_К – 0,7В. При условии сопротивление резистора R_Б можно оценить как:

При таком задании рабочей точки в отсутствие входного сигнала выходное напряжение равно E_К/2, при положительном входном сигнале ток базы увеличивается и выходное напряжение уменьшается, при отрицательном – увеличивается. Таким образом, выходной сигнал содержит постоянную составляющую и обычно от неё избавляются, применяя разделительный конденсатор. Кроме того, вход каскада не должен быть соединён по постоянному току с источником входного сигнала, поэтому необходимо подключать входной сигнал ко входу каскада также через разделительный конденсатор.

Метод установления тока базы для задания рабочей точки нежелателен, так как коэффициент усиления по току β нестабилен и может меняться в значительных пределах. В технической документации указывается диапазон значений, а не конкретное значение. Это может привести к отклонению реального результата от расчётного и искажению усиливаемых сигналов.

Также есть альтернативный способ задания рабочей точки транзистора, в котором используется задание постоянного напряжения на базе транзистора U_БЭ, которое создаётся делителем напряжения на резисторах R_б1 – R_б2. Данный способ является предпочтительным, поскольку крайне ненадёжный коэффициент усиления по току β в данном случае исключается из расчётов. Коэффициент усиления каскада и его сопротивления зависят от параметров транзистора. Замена транзистора требует перенастройки рабочей точки. Однако, можно избежать этого, используя отрицательную обратную связь по току. В этой схеме на вход транзистора подается разность сигнала и падения напряжения на резисторе Rэ, пропорционального току I_К. Коэффициент усиления определяется сопротивлениями резисторов: K_У = R_К/R_Э. Рабочую точку можно установить с помощью резистора R_б или делителя напряжения на базе.

Согласно общим положениям теории систем с обратной связью, введение последовательной отрицательной обратной связи по току приводит к тому, что входное сопротивление усилительного каскада значительно увеличивается.