3. Влияние сопротивления цепи коллектора на коэффициент усиления и верхнюю граничную частоту

Чтобы посмотреть влияние изменения сопротивления в цепи коллектора, необходимо провести перерасчет элементов, обеспечивающих режим работы транзистора по следующим формулам:

;

;

Были проведены измерения для 3-х значений . Результаты были занесены в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 – Влияние сопротивления нагрузки в цепи коллектора

𝑅к	𝑈вых , мВ	К0, раз	𝑓в, кГц	*	𝜑в, °	Е, В	𝑅б, Ом
𝑅к = 5𝑅н	822	224	198,8	4,4	-44,5	48,6	446
𝑅к = 𝑅н	506	141	335,8	4,7	-45,7	13,7	121
𝑅к = 0,2𝑅н	172	47	946,4	4,4	-44,7	6,7	56,3

При увеличении сопротивления, мы наблюдаем увеличение коэффициента усиления и уменьшение верхней граничной частоты. Фазовый сдвиг 𝑈_вых при этом, практически не изменяется, потому что измерение каждый раз проводится на граничной частоте. При представлении их в виде векторных диаграмм, представленных на рисунке 1.6, можно увидеть, что фаза изменятся не будет. Например, если будет увеличиваться R_к или R_н, то будет расти вектор с активным сопротивлением R, но частота будет подстраиваться таким образом, чтоб этот вектор оказывался равным с вектором реактивного сопротивления X_c, что сделает угол равным 45 градусам.

Рисунок 1.6 – Векторная диаграмма сопротивлений

4. Влияние изменения Rген на сквозной коэффициент усиления

Сквозной коэффициент усиления рассчитывается по формуле:

При R_k = 1 кОм, был измерен сквозной коэффициент усиления при нескольких значениях сопротивления генератора.

Таблица 1.3 – Влияние R_ген на сквозной коэффициент усиления

Rген, Ом	100	200	500	1000
Uвых, мВ	507,8	401,4	246,5	150
Кскв	101,56	80,2	49,3	30

График зависимости сквозного коэффициента усиления Кскв от сопротивления генератора 𝑅ген изображён на рисунке 1.5.

Рисунок 1.7 – График зависимости сквозного коэффициента усиления от сопротивления генератора

При увеличении сопротивления генератора на этом сопротивлении начинает падать большее напряжение. Так как это сопротивление находится в одном контуре с переходом база-эмиттер транзистора, то последнему начинает доставаться меньшее напряжение. Если уменьшилось входное напряжение, то уменьшится и выходное.

5. Влияние изменения ёмкости нагрузки на полосу пропускания каскада

Влияние изменения ёмкости нагрузки на показатели представлено в таблице 1.4. При измерении изменялся коэффициент усиления, верхняя граничная частота на уровне 0.7 и вычислялась площадь усиления.

Таблица 1.4 – Влияние изменения ёмкости нагрузки

Сн, пФ	100	300	500	700	900	1100
𝑈вых , мВ	507,8	507,8	507,8	507,8	507,8	507,8
𝑓в, МГц	3,1	1,1	0,67	0.47	0,36	0,3
П	43	15	9,3	6,5	5	4,1
𝜑в, °	-45,7	-45,6	-45,9	-45,5	-45	-45
K0	139	139	139	139	139	139

После была построена зависимость верхней граничной частоты и площади усиления от С_н (рисунки 1.8, и 1.9).

Рисунок 1.8 – График зависимости верхней граничной частоты от С_н

Рисунок 1.9 – График зависимости площади усиления от С_н

Для объяснения этого явления понадобиться эквивалентная схема выходной цепи биполярного транзистора, представленная на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 – Выходная цепь биполярного транзистора

Ток генератора, которым является транзистор, определяется входным сигналом, он не изменялся в ходе эксперимента. Этот ток делится между двумя ветвями R и С. Сопротивление в данном эксперименте не изменялось, а емкость увеличивалась. В таком случае через емкость пошел бы больший ток, так как ее реактивное сопротивление увеличилось. Но, после увеличения емкости устанавливалась граничная частота, на которой ток между элементами опять бы делился поровну, то есть их сопротивления сравнялись. При этом, если емкость увеличилась, из выражения Xc = 1/jωC видно, что частота должна уменьшится, что и наблюдалось в эксперименте.

Уменьшение верхней граничной частоты, как следствие, ведет к уменьшению площади усиления усилителя.