МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РЭС

отчет

по лабораторной работе №1, часть №1

по дисциплине «Устройства генерирования колебаний и формирования сигналов телекоммуникационных систем»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Студенты гр. 0182		Матросов Р.М. Корнилов А.М. Бронников Д.Д.
Преподаватель		Гуреев А.Е.

Санкт-Петербург

2023

Цели работы

1. Изучение принципов построения и работы транзисторного усилителя мощности.

2. Исследование влияния угла отсечки коллекторного тока транзистора на энергетические характеристики усилителя мощности.

3. Снятие нагрузочной и настроечной характеристик усилителя мощности при простой схеме выхода.

4. Наблюдение осциллограмм динамических характеристик транзистора в усилителе мощности.

5. Наблюдение осциллограмм токов и напряжений в контрольных точках усилителя мощности при различных режимах работы транзистора.

Схема установки

Рис. 1 –

Обработка результатов эксперимента

2. Исследование влияния угла отсечки коллекторного тока транзистора на основные энергетические характеристики усилителя.

Исходные данные: E_б = 0,65 В, f_г = f_р = 210 кГц, I_к0 = 17 мА

Из экспериментальных зависимостей от E_б необходимо перейти к функциям от угла отсечки помощью соотношения:

.

Также необходимо произвести расчёт потребляемой, отдаваемой и рассеиваемой мощности и КПД по следующим формулам:

; ; ; ;

где — сопротивление нагрузки контура, Eк = 11 В – напряжение источника коллекторного питания.

Для наглядности удобно свести данные в таблицу:

Таблица 1. Зависимости характеристик от угла отсечки

Eб, В	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85
Uб, В	0,61	0,51	0,49	0,38	0,38	0,34	0,26	0,18	0	0	0
θ, ⁰	70	70	73	74	79	84	90	101	180	180	180
Iк0, А	0,019	0,017	0,019	0,016	0,018	0,019	0,018	0,018	0,019	0,029	0,036
Iкон,А	0,051	0,047	0,049	0,043	0,046	0,046	0,043	0,038	0	0	0
P0, Вт	0,21	0,19	0,21	0,18	0,2	0,21	0,2	0,2	0,21	0,32	0,4
P1, Вт	0,078	0,066	0,072	0,055	0,063	0,063	0,055	0,043	0	0	0
η	0,37	0,35	0,34	0,32	0,32	0,3	0,28	0,22	0	0	0
Pк, Вт	0,13	0,12	0,14	0,12	0,13	0,15	0,14	0,15	0,21	0,32	0,4

Рис. 2 – Зависимость потребляемой мощности от угла отсечки

Рис. 3 – Зависимость отдаваемой мощности от угла отсечки

Рис. 4 – Зависимость КПД усилителя от угла отсечки

Рис. 5 – Зависимость рассеиваемой на коллекторе транзистора мощности от угла отсечки

Рис. 6 – Осциллограмма I_к

Вывод:

3. Нагрузочные характеристики усилителя мощности

Для E_б = 0,65 В граничный режим работы обеспечивается при U_к = 0,03 В

– эквивалентное сопротивление контура.

Таблица 2. Зависимости характеристик от сопротивления нагрузки

S1	1	2	3	4	5
Uк, В	0,01	0,49	1,87	2,12	3,32
Iк0, А	0,005	0,005	0,004	0,005	0,005
Iб0, А	0,06	0,05	0,06	0,066	0,07
Iкон, А	0,004	0,008	0,011	0,016	0,019
Ссв1, нФ	10	6,7	5	3,3	2,5
Rэк, Ом	191,5	426,5	765,9	1758,2	3063,6
Р0, Вт	0,055	0,055	0,044	0,055	0,055
Р1, Вт	0,0005	0,0019	0,0036	0,0077	0,0108
Рк, Вт	0,055	0,053	0,040	0,047	0,044
η	0,009	0,035	0,083	0,140	0,197

Рис. 7 – Зависимость потребляемой мощности от сопротивления нагрузки

Рис. 8 – Зависимость отдаваемой мощности от сопротивления нагрузки

Рис. 9 – Зависимость КПД усилителя от сопротивления нагрузки

Рис. 10 – Зависимость рассеиваемой на коллекторе транзистора мощности от сопротивления нагрузки

Вывод:

4. Снятие настроечных характеристик усилителя мощности в функции частоты от входного сигнала

1. Граничный режим

Таблица 3. Зависимости характеристик от частоты входного сигнала

f, кГц	170	180	190	200	210	220	230
Uк, В	0,28	0,32	0,68	0,28	0,45	0,61	0,54
Iк0, А	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003
Iб0, А	0,04	0,044	0,045	0,048	0,046	0,048	0,049
Iкон, А	0,0012	0,002	0,003	0,005	0,006	0,005	0,003
Р0, Вт	0,033	0,033	0,033	0,033	0,033	0,033	0,033
Р1, Вт	0,0000432	0,00012	0,00027	0,00075	0,00108	0,00075	0,00027
Рк, Вт	0,033	0,033	0,033	0,032	0,032	0,032	0,033
η	0,0013	0,0036	0,0082	0,0227	0,0327	0,0227	0,0082

Рис. 11 – Зависимость потребляемой мощности от частоты входного сигнала

Рис. 12 – Зависимость отдаваемой мощности от частоты входного сигнала

Рис. 13 – Зависимость КПД усилителя от частоты входного сигнала

Рис. 14 – Зависимость рассеиваемой на коллекторе транзистора мощности от частоты входного сигнала

Вывод:

2. Перенапряжённый режим

Таблица 4. Зависимости характеристик от частоты входного сигнала

f, кГц	170	180	190	200	210	220	230
Uк, В	0,23	0,43	0,69	1,01	1,3	1,38	1,25
Iк0, А	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003	0,003
Iб0, А	0,044	0,044	0,045	0,048	0,049	0,05	0,05
Iкон, А	0,004	0,005	0,007	0,009	0,01	0,009	0,006
Р0, Вт	0,033	0,033	0,033	0,033	0,033	0,033	0,033
Р1, Вт	0,00048	0,00075	0,00147	0,00243	0,003	0,00243	0,00108
Рк, Вт	0,033	0,032	0,032	0,031	0,030	0,031	0,032
η	0,015	0,023	0,045	0,074	0,091	0,074	0,033

Рис. 15 – Зависимость потребляемой мощности от частоты входного сигнала

Рис. 16 – Зависимость отдаваемой мощности от частоты входного сигнала

Рис. 17 – Зависимость КПД усилителя от частоты входного сигнала

Рис. 18 – Зависимость рассеиваемой на коллекторе транзистора мощности от частоты входного сигнала

Таблица 5. Осциллограммы импульсов токов и динамических характеристик

Режим	Iб	Iк	Iэ	Динамическая хар-ка
Граничный
Граничный
Перенапряжённый

Вывод:

В ходе выполнения работы были проведены исследования влияния частоты, эквивалентного сопротивления и угла отсечки на работу генератора с внешним возбуждением. При перенапряжённом режиме работы КПД генератора достигает максимального значения, однако возникают искажения в связи с нелинейным режимом работы транзистора. Также КПД возрастает с увеличением эквивалентного сопротивления и достигает максимального значения про угле отсечки, равном 90⁰.