Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по радиоэлектронике
.pdf
Лабораторная работа № 5
Режимы работы по постоянному току
транзисторного усилительного
каскада с общим эмиттером
Цель работы: Знакомство с режимами работы усилитель-
ных каскадов по постоянному току; выбор рабочей точки
усилительного каскада на биполярном транзисторе по схеме
с общим эмиттером, реализация выбранного режима работы.
Оборудование:
1. Лабораторный стенд.
2. Универсальный измерительный прибор В7–38 или
аналогичный.
Рекомендуемая литература: [1], [2].
Введение
Усиление электрических сигналов транзисторным каскадом возможно лишь при правильном выборе транзистора,
способа его включения и режима работы по постоянному
току, определяемого значениями постоянных токов, протекающих в цепях электродов транзистора, и постоянных напряжений между этими электродами в отсутствии входного
сигнала. Режим работы отображается положением рабочей
точки на характеристиках транзистора. В зависимости от положения рабочей точки и от величины входного сигнала различают следующие режимы работы: А, В, АВ, С и Д.
В режиме А рабочая точка расположена на линейных
участках входной и проходной характеристик транзистора.
Сигнал должен «укладываться» на линейном участке. При
этом нелинейные искажения сигнала малы, однако КПД
невысок (30–40%). В режиме А работают каскады предварительного усиления.
61
В режиме В рабочая точка лежит в начале входной (для
биполярного транзистора) или проходной (для полевого
транзистора) характеристик, что приводит к значительным
нелинейным искажениям сигнала, однако КПД каскада высок (60–65%). В режиме В работают каскады двухтактных
усилителей мощности.
Режим АВ – промежуточный между режимами А и В. В режиме С рабочая точка расположена левее положения рабочей
точки в режиме В. Режим С используется тогда, когда нелинейные искажения, не играют роли (например, для питания
исполнительных, механизмов электрических приборов).
При работе в режиме Д транзистор может находиться
только в одном из двух состояний – открытом или закрытом
(ключевой режим) КПД близок к 100%. В режиме Д работают
многие каскады ЭВМ. Режим покоя транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. 5.1), характеризуется
токами покоя базы I
I
= Iбп + Iкп, и напряжениями U
эп
ния тока коллектора I
, эмиттера Iэп и коллектора Iкп, причем
бп
и напряжения Uкэ связаны линейным
к
и Uэп. Мгновенные значе-
бэп
соотношением
U
E
I
=− .
к
R
кэ
к
к
(5.1)
R
к
Рис. 5.1. Схема с общим эмиттером
График зависимости называется нагрузочной прямой, которая строится на семействе выходных характеристик транзистора. Построив нагрузочную прямую, можно определить
положение рабочей точки в режиме А. Часто, для получения
максимальной выходной мощности
62
U
E
2
кэп
к
=
.
(5.2)
Затем можно найти по положению рабочей точки на се-
мействе выходных и входных характеристик значения I
и Iбп
кп
(рис. 5.2, а, б). Построив рабочую точку на входной характеристике, по значениям U
Iкп
Рис. 5.2, а. Выходные характеристики биполярного транзистора
и Iбп можно определить U
кэп
бэп
.
Рис. 5.2, б. Входные характеристики биполярного транзистора
Задание режима покоя базы можно осуществить фикси-
рованным током базы (рис. 5.3) или фиксированным напряжением базы (рис. 5.4). При первом способе значение сопротивления R
определяется из соотношения
б
63
Рис. 5.3. Схема с фиксированным током базы
RR
22
Рис. 5.4. Схема с фиксированным напряжением базы
U
апривтором–значениесопротивленияизсоотношения
U
где
рается так, чтобы оно было больше входного сопротивления
транзистора.
R
ется ее температурная нестабильность, наиболее эффектив-
64
+ I
бэп
+ (Iд + Iбп) R1 = Ек, (5.4)
бэп
U
I
д
бэп
=
ток делителя. При этом значение R2 выби-
+
= Ек, (5.3)
бRб
> R
2
. (5.5)
вх.т
Недостатком этих способов задания рабочей точки явля-
ным способом термостабилизации является эмиттерная ста-
,
n
Sn=
−α
12
1,
ээ
β
α=
β+1
билизация (рис. 5.5). При этом
U
бп
= U
+ Uэп, (5.6)
бэп
где
U
Рис. 5.5. Схема термостабилизации рабочей точки
≈ IэпR
эп
. (5.7)
э
Для термостабилизации используется отрицательная об-
ратная связь по постоянному току, которая обеспечивается
резистором R
. Коэффициент нестабильности каскада S рас-
э
считывается по формуле
где
а
Задание 1. Выбор рабочей точки с фиксированным то-
ком базы.
Соберите схему (рис. 5.3) подачи смещения фиксирован-
ным током базы, используя универсальную лабораторную
(5.8)
n
RR
=+ +
(5.9)
RR
– коэффициент передачи тока эмиттера.
Практическая часть работы
65
схему стенда (рис. 5.6). Для этого установить в схему следующие элементы: V
ременный), R
жения коллекторного питания Е
Для измерения напряжения питания Е
– МП16, R4 – закоротка, R1 = 100 кОм (пе-
1
= 2,2 кОм (переменный). Для подачи напря-
3
подключите к схеме ГН-2.
с
подключите к гнездам
с
ХЗ и Х6 ABM-1, а для измерения напряжения между эмиттером и коллектором U
подключите к гнездам 2 и 3 АВМ-2.
кэп
Рис. 5.6. Универсальная лабораторная схема для создания различных режимов
работы биполярного транзистора
1. Для рабочей точки транзистора, которая характеризуется указанными на стенде значениями U
те сопротивление резистора R
Отключите резистор R
при Ес = 5 В.
3
= 2,2 кОм (переменный) от схемы,
3
и Iкп, рассчитай-
кэп
подключите его к измерителю В7–38 и установите сопротивление R
, равное рассчитанному. Подключите R3 к схеме.
3
Включите стенд.
Подайте с ГН-2 заданное напряжение питания и, изменяя
сопротивление переменного резистора R
ное напряжение U
. Выключите стенд. Отсоедините R1 и,
кэп
, установите задан-
1
подключив его к измерителю В7–38, измерьте сопротивле-
66
ние резистора R1. Установите R1 снова на панель стенда.
Используя входные и выходные характеристики транзистора МП16, рассчитайте теоретическое значение R
, которое
1
обеспечивало бы режим работы каскада по постоянному
току, заданный рабочей точкой при Е
= 5 В. Результаты из-
с
мерений и расчетов занесите в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Значения R
Ес, В R
5
6
7
, кОм R
1 теор
1 теор
, R
1 эксп
, R
1 эксп
, при разных E
3 теор
, кОм R
3 теор
c
, кОм
2. Повторите расчеты и измерения, аналогичные пункту 1
при E
= 6 В и Ec = 7 В. Заполните табл. 5.1.
c
Задание 2. Выбор рабочей точки с фиксированным нап-
ряжением базы.
Соберите схему подачи смещения фиксированным нап-
ряжением базы (см. рис. 5.4), добавив R
= 3 кОм.
2
Повторите расчеты и измерения задания 1. Заполните
таблицу, аналогичную табл. 5.1.
Задание 3. Исследование эмиттерной стабилизации рабо-
чей точки.
Соберите схему подачи смещения фиксированным нап-
ряжением базы с эмиттерной термостабилизацией, установив вместо закоротки резистор R
, сопротивление которого
4
указано на стенде.
Повторите измерения и расчеты задания 1. Заполните
таблицу, аналогичную табл. 5.1. Рассчитайте коэффициент
термостабилизации при E
= 5 В.
c
Контрольные вопросы
1. Чем характеризуется режим работы транзистора по
постоянному току?
2. Режим А. Его отображение на характеристиках транзисторов.
67
3. Область применения основных режимов работы
транзистора.
4. Нагрузочная прямая.
5. Способы задания режима работы транзистора.
6. Задание режима работы фиксированным током базы.
7. Задание режима работы фиксированным напряжением базы.
8. Эмиттерная термостабилизация.
68
Лабораторная работа № 6
U
KK
i
P
Исследования резисторного
усилительного каскада
на биполярном транзисторе
Цель работы: Знакомство с принципом действия усили-
тельного каскада на биполярном транзисторе, включенном
по схеме с общим эмиттером, и его характеристиками; исследование влияния элементов схемы, характеристики и параметры усилительного каскада.
Оборудование:
1. Лабораторный стенд.
2. Милливольтметры переменного напряжения.
3. Звуковой генератор.
Рекомендуемая литература: [1], [2].
Введение
Электронные усилители предназначены для усиления
электрических сигналов по напряжению, по току или по
мощности за счет преобразования энергии источника питания в активных элементах усилителя.
На вход усилителя, обладающего входным сопротивлением R
, подается входной сигнал, обладающий входной мощ-
вх
ностью Р
нал. Если нагрузка активна (резисторный усилитель), то на
ней выделяется выходная мощность Р
выходным сопротивлением R
Усилительные свойства усилителя характеризуются
коэффициентами усиления по напряжению, по току и
по мощности:
. На нагрузке усилителя выделяется выходной сиг-
вх
. Усилитель обладает
вых
.
вых
вых
===
Ui
;; .
U
вх
вых
K
i
вх
вых
p
P
вх
69
График зависимости коэффициента усиления от частоты
ωω
нв
=⋅
K = j(ω) называется амплитудно-частотной характеристикой
(АЧХ) усилителя (рис. 6.1). Как правило, коэффициент
усиления достигает максимума нa средних частотах K
= Kср.
max
Допустимое снижение коэффициента усиления по сравнению
со значением K
частотных искажений М. Прямая K = K
в 2-х точках. Соответствующие этим точкам частоты ω
характеризуется коэффициентом амплитудно-
ср
/M пересекает АЧХ
ср
и ωв
н
называются нижней и верхней границами полосы пропус-
кания. Средняя частота полосы пропускания определяется
как
ср
ω
.
Рис. 6.1. Амплитудно-частотная характеристика усилителя
K
амплитуду входного сигнала, при которой усилитель работа-
ет без заметных нелинейных искажений (рис. 6.2).
каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме
70
Амплитудная характеристика усилителя U
= f(Uвх) позволяет определить максимально допустимую
U
Рис. 6.2. Амплитудная характеристика усилителя
= f(Uвх) или
вых
Принципиальная схема резисторного усилительного
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]