Амплитудно–частотная характеристика транзисторного усилителя (ачх)

АЧХ усилителя называется зависимость модуля коэффициента усиления напряжения от частоты сигнала при постоянной амплитуде сигнала на входе.

При построении АЧХ чаще всего применяется относительный масштаб: по оси ординат откладывают не модуль коэффициента усиления, а его отношение к максимальному (обычно на средней частоте). По оси абсцисс частота откладывается в логарифмическом масштабе (т.е. логарифм частоты). Характерный вид АЧХ показан на рис. 13. АЧХ имеет два "завала". "Завал" в области низких частот определяется ёмкостью переходного конденсатора С₂ (рис. 6а). Верхний частотный "завал" определяется частотными свойствами конкретного транзистора и величиной емкостной составляющей нагрузки.

Оборудование и аппаратура

Комплект лабораторного оборудования "Луч" состоит из:

1. АВМ1 – ампервольтметр 1;

2. АВМ2 – ампервольтметр 2;

3. ГНЧ – генератор низкой частоты;

4. ГН2 – генератор напряжения 2;

5. ГТ – генератор тока;

6. ИВ – индикатор выхода;

7. МВ – милливольтметр;

8. провода соединительные, комплектующие радиодетали (находятся за панелью стенда);

9. съёмные щиты № 6 и № 14.

Лабораторные задания и методические указания

1. Снятие статистических вольтамперных характеристик транзистора (по схеме с общим эмиттером).

2. Монтаж одного каскада усилителя напряжения переменного тока.

3. Исследование режима работы.

4. Снятие частотной характеристики.

5. Опробование в режиме усиления звука.

Выполнение работы рекомендуется проводить в последовательности:

1. собрать схему (съёмный щит № 6) и снять входные и выходные характеристики транзистора МП40;

2. построить на миллиметровой бумаге эти характеристики, определить по ним h-параметры транзистора (h₁₁ , h₁₂ , h₂₁) см. (5), (6) ;

3. на выходной характеристике построить нагрузочную линию: прямую, проходящую через точки (Е_с, 0) и (0, E_c/R₃);

4. собрать схему (съёмный щит № 14), изменяя R₁, который задает рабочую точку, добиться неискаженного усиления сигнала;

5. зарисовать осциллограммы в точках Х₁ , Х₃ , Х₅ , клемма 1 при неискаженном и искаженном усилении;

6. исследовать роль величины нагрузочной емкости С₄ ; зарисовать осциллограммы на выходе 1 при различных значениях С₄ ;

7. снять и построить АЧХ усилительного каскада;

8. подключить головные телефоны к выходу усилительного каскада, подав на вход сигнал с ГНЧ, и прослушать изменение тона звука при изменении частоты сигнала на вход.

Для оптимальной работы оборудования и схем предлагается брать следующие исходные параметры:

1. Семейство входных характеристик U_бэ = f(i_б) снимать при U_кэ = Const = 5 В и U_кэ = Const = 7 В.

Ток базы изменять от 0 до 320 мкА с шагом 40 мкА.

Семейство выходных характеристик I_к = f(U_кэ) снимать при I_б = Const = 0, 100, 200, 300, 400 мкА (т.е. для 5 констант), U_кэ изменять при этом от 0 до 14 В с шагом 2 В.

2. При построении графиков выбрать масштаб удобным для нанесения отдельных точек (размер не менее 100 на 100 мм). С помощью графиков входных и выходных характеристик определяются h-параметры. В нашем случае (схема с ОЭ):

; ;

.

Для определения h₁₁ следует брать небольшие приращения тока и напряжения на линейных участках входных характеристик. Параметр h₁₂ определяется построением прямой i_б = Const в области линейных участков семейства входных характеристик. Аналогично построением прямой U_кэ = Const на семействе выходных характеристик определяется h₂₁.

3. При построении нагрузочной линии использовать данные из таблиц вариантов к следующему заданию.

4. При исследовании транзисторного усилительного каскада (схема 14) использовать следующие приборы и элементы: ГН2, ГНЧ, ИВ, МВ, осциллограф, R₁ = 22 кОм (переменное), R₂ = 1,2 кОм, R₄ = 200 Ом, R₅ = 2,4 кОм, С₃ = 20 мкФ, транзистор МП40. Остальные параметры берутся из таблиц вариантов (см. в конце методических указаний к данной лабораторной работе). Для этого необходимо вычислить число k, равное сумме чисел: даты, месяца и дня недели, когда проводится лабораторная работа.

5. Собрать схему (съёмный щит № 14). Величину питающего напряжения измерить с помощью ИВ, установив переключатель в положение ГН2. В качестве входного сигнала взять сигнал от ГНЧ. Уменьшая амплитуду входного сигнала, добиться неискаженного усиления этого сигнала. Наблюдать осциллограммы в точках Х1, Х3, Х5 и на выходе (клемма 1).

6. Для исследования роли величины нагрузочной ёмкости взять её следующие значения: 5, 10, 20 мкФ.

7. Для снятия АЧХ усилительного каскада величину выходного сигнала измерить с помощью МВ, величину входного сигнала  с помощью ИВ, установив переключатель в положение "ГНЧ", при этом предел измерений соответствует 1 В. Величина входного сигнала должна быть постоянной. Частоту измерять с помощью осциллографа. Измерения провести в следующих точках: 100, 200, 500 Гц; 1, 2, 5, 10 кГц.

Таблицы вариантов

Остаток от деления k на 3	Ес	С4
0	 8 В	0,022 мкф
1	 10 В	0,033 мкф
2	 12 В	0,1 мкф

Остаток от деления k на 5	R3	С1 = С2
0	620 Ом	5 мкф
1	820 Ом	5 мкф
2	1 кОм	10 мкф
3	1,2 кОм	20 мкф
4	1,6 кОм	50 мкф