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
-
Однокаскадный усилитель.
-
Осциллограф ACK-1051 .
3. Мультиметр.
Выполнение работы
-
Исследование работы однокаскадного усилителя.
-
Исследование эмиттерного повторителя.
-
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 UGB1=6 В
Iд=0,3 мА
Iк=4,83 мА
Uб=5,53 В
Uэ=4,85 В
Uк=6,82 В
Uбэ=Uб- Uэ = 0,68 В
Uкэ= Uк - Uэ = 1,97 В
Используя КЗП, подключить G1, подать на вход усилителя непрерывный сигнал синусоидальной формы и получить, изменяя амплитуду входного напряжения потенциометром UmBX, осциллограмму выходного напряжения с максимальной амплитудой при минимальных искажениях ее формы. Измерив осциллографом UmBЫX и UmBX, рассчитать коэффициент усиления каскада по напряжению КU = UmВЫХ/ UmBX.
UmBЫX =4,4 В;
UmBX = 1,09 В;
коэффициент усиления данного каскада составляет:
КU = 4,4/1,09 = 4,037
Определяем Rг, замерив ЭДС генератора G1на холостом ходу eгхх и ту же величину на фиксированном резисторе нагрузки. Следовательно, Rг найдем из формулы:
=1,21 В; =0,13 В; Rн=1 кОм
Аналогично определяем Rвх и Rвых усилителя:
Uвх=0,05 В; eг=0,65 В
=>
Rн=1000 Ом, Uвых хх=1,86 В, Uвых Rн=0,95 В
=>
Снимем и построим амплитудную характеристику усилительного каскада Umвых=f(Umвх) 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 Uвых =f(Uвх )
По амплитудной характеристике определяем динамический диапазон работы усилителя:
DUвх =
KU=∆Uвых/∆Uвх = (1,776-1,55) / (0,144 - 0,12) = 0,226 / 0,024=9,4 (точка Uвх=0,132 В)
-
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:
Umвх = 1,9 В
Umвых = 3,9 В
Рассчитаем частотный диапазон схемы с общим эмиттером:
-
Определение верхней граничной частоты
-
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
-
Исследование работы эмиттерного повторителя и расчет его параметров.
Рис 3 – Схема исследования работы эмиттерного повторителя
Измеряем максимальную амплитуду входного и выходного сигнала:
Uм вых=0,68 В, Uм вх=0,70 В
Ku = Uм вых / Uм вх = 0,70/0,68 ≈ 1
Uвх= В, Uвых= В
Uвых хх=0,78 В
=1,3 В; = 0,11 В; Rн=1000 Ом; =1,32 В
Снимем и построим амплитудную характеристику усилительного каскада Um вых=f(Um 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 Uвых = f (Uвх)
По амплитудной характеристике определяем динамический диапазон работы усилителя:
DUвх =
KU=∆Uвых/∆Uвх = (0,417-0.342) / (0,418 - 0,342) = 0,075 / 0,076=0.99 (точка Uвх=0,38 В)
-
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:
Umвх = 1,2 В
Umвых = 1 В
Рассчитаем частотный диапазон схемы с общим коллектором:
-
Определение верхней граничной частоты
-
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.