МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра автоматики и телемеханики

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

по дисциплине “Электротехника и электроника”

«Исследование Схем на биполярных Транзисторах»

Выполнили студенты группы ИТ – 21:

Ильина Т. А.

Мокерова Т. А.

Рудаков О. М.

Киров 2012

Цель работы

Экспериментальное исследование и анализ работы однокаскадных усилителей переменного тока, выполненных на биполярных транзисторах по схемам с общим эмиттером и общим коллектором.

Состав оборудования

1. Однокаскадный усилитель.

2. Осциллограф ACK-1051 .

3. Мультиметр.

Выполнение работы

1. Исследование работы однокаскадного усилителя.

2. Исследование эмиттерного повторителя.

1. Исследование работы усилительных каскадов, выполненных на биполярном транзисторе n-р-n типа с общим эмиттером.

Рис. 1 – Схема исследования работы однокаскадного усилителя

где R₁ = 20 кОм, R₂ = R₃ = R₅ = 1 кОм, С₁ = 10 мкФ.

Статический режим: напряжение источника GB1 U_GB1=6 В

I_д=0,3 мА

I_к=4,83 мА

U_б=5,53 В

U_э=4,85 В

U_к=6,82 В

U_бэ=U_б- U_э = 0,68 В

U_кэ= U_к - U_э = 1,97 В

Используя КЗП, подключить G1, подать на вход усилителя непрерывный сигнал синусоидальной формы и получить, изменяя амплитуду входного напряжения потенциометром U_mBX, осциллограмму выходного напряжения с максимальной амплитудой при минимальных искажениях ее формы. Измерив осциллографом U_mBЫX и U_mBX, рассчитать коэффициент усиления каскада по напряжению К_U = U_mВЫХ/ U_mBX.

U_mBЫX =4,4 В;

U_mBX = 1,09 В;

коэффициент усиления данного каскада составляет:

К_U = 4,4/1,09 = 4,037

Определяем R_г, замерив ЭДС генератора G1на холостом ходу e_гхх и ту же величину на фиксированном резисторе нагрузки. Следовательно, R_г найдем из формулы:

=1,21 В; =0,13 В; R_н=1 кОм

Аналогично определяем R_вх и R_вых усилителя:

U_вх=0,05 В; e_г=0,65 В

=>

R_н=1000 Ом, U_{вых хх}=1,86 В, U_{вых Rн}=0,95 В

=>

Снимем и построим амплитудную характеристику усилительного каскада U_mвых=f(U_mвх) от нулевого значения до значения, при котором происходит заметное искажение формы выходного сигнала.

	0,02	0,1	0,12	0,16	0,19	0,20
	0,04	1,31	1,55	1,92	2,2	2,24

Рис 2 – Зависимость U_вых =f(U_вх )

По амплитудной характеристике определяем динамический диапазон работы усилителя:

D_Uвх =

K_U=∆U_вых/∆U_вх = (1,776-1,55) / (0,144 - 0,12) = 0,226 / 0,024=9,4 (точка U_вх=0,132 В)

2. Общий эмиттер – прямоугольные импульсы

Графические изображения входного и выходного сигналов изображены на рисунках 2 и 3.

y-1B/дел, x – 0,2 мкс/дел

Рисунок 1 – Входной сигнал (прямоугольный импульс)

y-2B/дел, x – 0,2 мкс/дел

Рисунок 3 – Выходной сигнал

Рисунок 4 – Фронт

Амплитуды входных и выходных прямоугольных импульсов:

U_mвх = 1,9 В

U_mвых = 3,9 В

Рассчитаем частотный диапазон схемы с общим эмиттером:

1. Определение верхней граничной частоты

2. Определение нижней граничной частоты

Абсолютная величина спада крыши импульса:

Относительная величина спада крыши импульса:

Таким образом, данная схема работает в частотном диапазоне от 61 Гц до 440 КГц.

При прохождении сигнала через каскад происходит переворот фазы сигнала. Это означает, что усилительный каскад на биполярном транзисторе типа n-p-n, собранного по схеме с общим эмиттером, обладает фазопереворачивающими свойствами.

Рисунок 4 – Длительность фронта выходного сигнала

2. Исследование работы эмиттерного повторителя и расчет его параметров.

Рис 3 – Схема исследования работы эмиттерного повторителя

Измеряем максимальную амплитуду входного и выходного сигнала:

U_{м вых}=0,68 В, U_{м вх}=0,70 В

K_u = U_{м вых} / U_{м вх} = 0,70/0,68 ≈ 1

U_вх= В, U_вых= В

U_{вых хх}=0,78 В

=1,3 В; = 0,11 В; R_н=1000 Ом; =1,32 В

Снимем и построим амплитудную характеристику усилительного каскада U_{m вых}=f(U_{m вх}) от нулевого значения до значения, при котором происходит заметное искажение формы выходного сигнала.

Umвх	0.02	0.043	0.08	0.0975	0.19	0.25	0.30	0.48	0.7
Umвых	0.019	0.04	0.07	0.095	0.18	0.24	0.30	0.48	0.69

Рис. 4 – График зависимости U_вых = f (U_вх)

По амплитудной характеристике определяем динамический диапазон работы усилителя:

D_Uвх =

K_U=∆U_вых/∆U_вх = (0,417-0.342) / (0,418 - 0,342) = 0,075 / 0,076=0.99 (точка U_вх=0,38 В)

1. Общий коллектор – прямоугольные импульсы

Графические изображения входного и выходного сигналов изображены на рисунках 6 и 7.

y-1B/дел, x – 0,1 мс/дел

Рисунок 6 – Входной сигнал

y-0,5B/дел, x – 0,1 мс/дел

Рисунок 7 – Выходной сигнал

Рисунок 8 – Фронт

Амплитуды входных и выходных прямоугольных импульсов:

U_mвх = 1,2 В

U_mвых = 1 В

Рассчитаем частотный диапазон схемы с общим коллектором:

1. Определение верхней граничной частоты

2. Определение нижней граничной частоты

Абсолютная величина спада крыши импульса:

Относительная величина спада крыши импульса:

Таким образом, данная схема работает в частотном диапазоне от 10,9 Гц до 1,4 МГц.

Полярность входного сигнала при прохождении через усилительный каскад не изменилась, следовательно, усилительный каскад на биполярном транзисторе типа n-p-n, собранного по схеме с общим коллектором, не обладает фазопереворачивающими свойствами.