Инженерная школа энергетики
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
ОЭЭ
Дисциплина «Электроника»
ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 4
«ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ» |
Обучающийся
Группа |
ФИО |
Подпись |
Дата |
5А36 |
Кондрашов М.А. |
|
|
Преподаватель
Должность |
ФИО |
Подпись |
Дата |
преподаватель |
Паюк Л. А. |
|
|
Работа защищена на оценку (баллы) |
|
|
|
|
|
Томск – 2025 г.
Цель работы: изучение основных свойств усилительных каскадов на биполярных транзисторах, определение их входных и выходных сопротивлений.
Опыт №1
Рис. 1. Имитационная схема с общим эмиттером
Оборудование:
Источник питания: V1 – 40 В.
Резисторы: R1 – 4700 Ом; R3 – 1 кОм (потенциометр); R2 – 1000 Ом; R6 – 1000 Ом; R4 – 330; R5 – 10 Ом.
Транзистор: Q1 – BC637.
Приборы измерения: U1, U2, U4, U5 – вольтметры в режиме измерения переменного напряжения. U3 – вольтметр в режиме измерения постоянного напряжения.
Рис. 2. Осциллограммы напряжения на входе и на выходе усилительного каскада с общим эмиттером
Рис. 3. Имитационная схема с общим эмиттером для напряжения Uвых1
Рис. 4. Имитационная схема с общим эмиттером для напряжения Uвых2
Таблица 1
|
Схема с ОЭ |
Схема с ОК |
Uвх, В |
7.055 |
2,121 |
Uвых, В |
7.139 |
2,058 |
URг, В |
4.281 |
0,055 |
UR н, В |
7.139 |
2,058 |
Uвых1, В |
6.135 |
2,053 |
Uвых2, В |
10.32 |
6.154 |
Iвх, мА |
4.3 |
0.055 |
Iвых, мА |
7.1 |
2.06 |
ku |
1.01 |
|
kI |
1.65 |
|
kp |
1.6665 |
|
Rвых, кОм |
163.65 |
|
Rвх, кОм |
|
|
Коэффициенты усиления по напряжению, току, и мощности:
Выходное сопротивление:
Входное сопротивление:
Опыт №2
Рис. 5. Имитационная схема с общим коллектором
Рис. 6. Осциллограммы напряжения на входе и на выходе усилительного каскада с общим эмиттером
Коэффициенты усиления по напряжению, току, и мощности:
Выходное сопротивление:
Входное сопротивление:
Вывод: В ходе экспериментов было исследовано ключевые свойства усилительных каскадов на биполярных транзисторах с различными конфигурациями (общий эмиттер и общий коллектор).
Были собраны и настроены схемы согласно предложенным схемам, что позволило получить стабильные искажения на выходе при различных уровнях входных сигналов.
Проведенные измерения позволили определить входные и выходные сопротивления схем, что важно для оценки их совместимости с другими цепями и источниками сигналов.
Расчеты коэффициентов усиления по напряжению, току и мощности подтвердили теоретические ожидания и продемонстрировали зависимости этих параметров от характеристик транзистора и схемы.
Анализ сопротивлений показал, что схемы обладают различной чувствительностью к нагрузкам, что необходимо учитывать при проектировании реальных устройств.
Экспериментальные данные позволили выявить особенности работы каскадов с разными конфигурациями и сравнить их эксплуатационные параметры.
Итоговые результаты подтвердили теоретические основы усиления на биполярных транзисторах и подчеркнули важность правильного выбора компонентов для достижения желаемых характеристик усилителя.
Ответы на контрольные вопросы:
1. Для чего служат делители напряжения в цепи базы усилительных каскадов?
Делители напряжения используются для стабилизации и настройки уровня напряжения на базе транзистора, обеспечения нужного режима работы транзистора и формирования входных условий для усиления.
2. Почему происходит искажение выходного сигнала?
Искажение происходит из-за нелинейных характеристик транзистора, его ограничений по току и напряжению, а также из-за нагрузочных эффектов и паразитных емкостей, что приводит к изменению формы сигнала.
3. Как влияет температура на биполярный транзистор?
Повышение температуры увеличивает токи в транзисторе (например, ток базы), что может привести к сдвигу его характеристик, ухудшению стабильности и возможным неисправностям из-за перегрева.
4. В чем особенность эмиттерного повторителя?
Эмиттерный повторитель обеспечивает высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление, а также сохраняет форму входного сигнала и усиливает его без инвертирования.
5. Почему схема с общим эмиттером имеет наибольший коэффициент по напряжению?
Потому что в этой схеме транзистор обеспечивает значительное усиление напряжения за счет режима работы и конструкции каскада, что делает её наиболее чувствительной и с высоким коэффициентом.
6. Основные особенности схемы с общим коллектором.
Общий коллектор обладает высоким входным сопротивлением, низким выходным сопротивлением и обычно используется для impedance matching (подбор сопротивлений), а также для буферных задач.
7. В каком из усилителей происходит инвертирование сигнала и в чем оно выражается?
Инвертирование осуществляется в схеме с общим эмиттером, где выходное напряжение означает противоположную фазу входного сигнала.
8. Какой из усилителей имеет наибольший коэффициент усиления по мощности?
Наибольший коэффициент по мощности обычно у схемы с общим эмиттером, так как она обеспечивает значительное усиление напряжения и тока одновременно.
9. Что такое режим покоя усилителя?
Режим покоя — это состояние, когда транзистор работает в активном режиме без сигнала на входе и без нагрузки, обеспечивая стабильную работу и отсутствие искажений.
10. Почему на низких частотах наблюдается уменьшение коэффициента усиления?
Из-за паразитных емкостей и паразитных индуктивностей, которые влияют на цепи фильтрации и снижают усиление на низких частотах.
11. В каких областях можно применять каждый из усилителей?
Схема с общим эмиттером — в аудиоусилителях, радиотехнике, там, где нужен мощный и чувствительный усилитель.
Схема с общим коллектором — для буферных цепей, входных и выходных каскадов, где важна высокая входная и низкая выходная сопротивляемость.