Введение

Инженерная подготовка в области электротехники и электроники предполагает не только изучение учебного материала рабочей программы, но и самостоятельную работу по изучению и проектированию сравнительно простых электронных устройств.

Усилителем называется устройство, предназначенное для повышения (усиления) мощности входного сигнала. Усиление происходит с помощью активных элементов за счет потребления энергии от источника питания.

Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усиления медленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты.

Отличительной особенностью УПТ является отсутствие разделительных элементов, предназначенных для отделения усилительных каскадов друг от друга, а также от источника сигнала и нагрузки по постоянному току.

В данной работе основное внимание уделено рассмотрению непосредственных вопросов проектирования усилительного устройства на биполярных транзисторах для получения практических навыков ручных расчётов и последующей проверке выполненных расчётов в программе схемотехнического моделирования Multisim.

Особое внимание в задании на работу обращено на изучение основных причин снижения усиления на высоких частотах в транзисторных каскадах на биполярных транзисторах без высокочастотной коррекции.

1 Статистические характеристики транзистора 2n2714 (типа npn)

1.1 Измерение входной, проходной и семейства выходных характеристик транзистора

Для исследования статистических характеристик транзистора соберём схему 1.1. Меняя ток базы I_б от 0 до 1200 мкА посредством источника постоянного тока, получим значения тока коллектора I_к и напряжения между базой и эмиттером транзистора U_бэ. Источник питания коллекторного перехода постоянный и равен E = 5 В.

Рисунок 1.1 – Схема исследования статистических характеристик транзистора 2N2714

По полученным данным построены входная (I_б = f (U_б)) и проходная (I_к = f (U_б)) характеристики транзистора, представленные на рисунках 1.2 и 1.3 соответственно.

Рисунок 1.2 – Входная характеристика транзистора 2N2714

Рисунок 1.3 – Проходная характеристика транзистора 2N2714

Для построения семейства выходных характеристик (I_к = f (U_к)) необходимо изменять значение напряжения источника питания коллекторного перехода E от 0 до 30 В при фиксированном значении тока базы I_б (100, 200, …, 900 мкА). Результаты построения выходных характеристик транзистора 2N2714 представлены на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Выходные характеристики транзистора 2N2714 (NPN)

1.2 Измерение крутизны и входного сопротивления транзистора

Далее, с помощью схемы на рисунке 1.5, измерим крутизну S₀ и входное сопротивление R_вх.

Рисунок 1.5 – Схема измерения крутизны и входного сопротивления транзистора 2N2714

Амперметры работают в режиме переменного тока. При фиксированном постоянном токе базы снимаем переменные токи коллектора и базы.

Входное сопротивление транзистора находится по формуле:

где = 25 мВ.

Крутизна транзистора находится по формуле:

Зависимость входного сопротивления от постоянного напряжения базы, и крутизны от тока покоя транзистора изображены на рисунках 1.6-1.7

Рисунок 1.6 – Крутизна транзистора 2N2714

Рисунок 1.7 – Зависимость R_вх от напряжения между базой и эмиттером транзистора 2N2714