Исследование
ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ
Йошкар-Ола
2011
МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника»
модуль «Электроника»
по направлению подготовки 230100
«Информатика и вычислительная техника»
квалификация 230100.62
Йошкар-Ола
2011
УДК 621.317(076.5)
Исследование транзисторных каскадов: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника» (модуль «Электроника») для студентов по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» /Сост. С. В. Старыгин. − Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011.
Определены цели и задачи изучения режима по постоянному току в усилительном транзисторном каскаде, приведены краткие теоретические сведения необходимые для понимания принципа действия усилительного каскада; определены критерии и правила выбора начальных рабочих точек на ВАХ, методики проведения экспериментов и расчетов рабочих точек на характеристиках, определения эксплуатационных характеристик транзисторных усилительных каскадов.
© Марийский государственный технический университет, 2011
© Старыгин С.В., 2011, составление
Лабораторная работа № 1 Исследование режимов работы транзисторного усилительного каскада
Цель работы:
− ознакомление с режимами работы усилительных каскадов, исследование режима по постоянному току транзисторного усилительного каскада, определение критериев выбора рабочих точек на вольт-амперных характеристиках транзистора, ознакомление со схемными вариантами транзисторных усилительных каскадов;
− расчет параметров схемы транзисторного каскада для заданной рабочей точки;
− формирование навыков самостоятельной работы со специальной аппаратурой.
Определение режима работы транзисторного усилительного каскада
Режим работы усилительного каскада определяется режимом работы транзистора. Режим работы транзистора определяется смещениями на эмиттерном и коллекторном переходах, которые определяют положения начальных рабочих точек на входной и выходной ВАХ соответственно.
Положение начальных рабочих точек на ВАХ зависит от основных требований предъявляемых к усилительному каскаду, таких как коэффициент усиления и коэффициент полезного действия (к.п.д.). Следует отметить, что чем выше положение начальной рабочей точки на ВАХ, тем больше коэффициент усиления каскада. Но в тоже время, к.п.д. снижается, так как возрастают так называемые «токи покоя» транзистора. Энергия от протекания данных токов тратится на нагрев p-n-переходов транзистора и его корпуса.
Рассмотрим простейший усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме ОЭ. Схема каскада представлена на рис. 1. Схема включает три элемента: RБ, RК и VT1. Резисторы RБ иRКформируют от источника питания ЕК соответствующие смещения на переходах транзистора. Конденсаторы С1 и С2выполняют роль разделительных элементов, разделяют цепи по постоянному току. С1 исключает попадание постоянного тока на базу транзистора VT1 от источника входного сигнала. С2 исключает передачу постоянного тока с коллектора транзистора на выход усилительного каскада.
Рис. 1
В отсутствие напряжения усиливаемого сигнала UВХ и при подаче напряжения ЕК в цепях транзистора протекают постоянные токи: во входной цепи − начальный ток базы −IОБ; в выходной цепи начальный ток коллектора – IОК (индекс «0» означает режим по постоянному току, «режим покоя»). На электродах транзистора устанавливаются соответствующие напряжения:UБЭО – напряжение смещения на эмиттерном переходе; UКЭО − напряжение на коллекторе, определяемое напряжением ЕК и резисторомRК
UКЭО = ЕК −IОКRК.
Эти значения токов и напряжений определяют положение рабочих точек на статических характеристиках (точки А и А’, рис. 2), которые называют начальными рабочими точками.
Рис. 2
Если на вход усилителя подаётся входной сигнал UВХm,например, синусоидальной формы UВХm=Usint, то он алгебраически суммируется с постоянным напряжением начального смещенияUБЭОна эмиттерном переходе и рабочая точка А будет перемещается по входной ВАХ. Синхронно будет перемещаться по выходной ВАХ начальная рабочая точка А’.
В цепи «ЕК – коллекторный переход» будет протекать постоянный пульсирующий ток, состоящий из постоянной составляющейIОК и переменнойIКm. Переменная составляющая создаёт на резистореRК падение напряжения, амплитуда которого URКmравна амплитуде выходного сигнала UВЫХm. При больших значениях сопротивленияRК и напряжения питания ЕК амплитуда выходного сигнала UВЫХmзначительно больше амплитуды входного сигнала UВХm.