Министерство образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный индустриальный университет

(ФГБОУ ВПО МГИУ)

Кафедра «Автоматика, информатика и системы управления»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

по дисциплине «Спец. главы электроники»

на тему «Усилители переменного тока»

Группа 7111

Студент ______ Е. М. Щавелев

Оценка работы ______

Дата «___»____________

Преподаватель ______ А. В. Кузнецов

Москва 2012

Лабораторная работа №2.

«Усилители переменного тока»

Содержание:

1. Краткие теоретические сведения

2. Принципиальные схемы, исследуемые в работе

Цель работы: изучение и реализация схем в усилителях переменного тока.

1. Краткие теоретические сведения.

Усилителем называется электронное устройство, способное преобразовывать относительно маломощные входные электрические сигналы в сигналы большей мощности на входе за счёт энергии включенного источника питания.

Показателем работы каскада (схемотехническая часть сохраняет свойства усиления) зависит от положения рабочей точки, определяющей рабочий режим, минимальное искажение сигнала при максимальном усилении по мощности. Для стабильной работы усилителя стремятся не допускать изменения положения начальной рабочей точки. Выбор рабочей точки зависит от Uio, Iк - начальное напряжение между коллектором и эмиттером и ток коллектора покоя.

1.1 Схема усилителя с фиксированным током базы.

Рис.1 Схема усилителя на биполярном транзисторе с фиксированным током базы.

Конденсатор C1, называемый разделительным, препятствует связи по постоянному току источника входного сигнала с усилителем, что может вызвать нарушение режима работы транзистора по постоянному току. С2 тoже разделительный, служит для разделения выходной коллекторной цепи от внешней нагрузки по постоянному току, т.е. Iк не влияет на постоянный Iб, исключая взаимное влияние по постоянным параметрам. Схема используется: - при воздействии дестабилизирующих факторов (температура), изменяются величины Pст и Iк, коэффициент усиления тока транзистора в схеме с ОЭ, сквозной ток коллектора, что изменяет ток коллектора покоя и положение начальной рабочей точки; - при подборе для каждого Pст соответствующего Rб.

1.2 Схема с коллекторной стабилизацией или с обратной связью.

Эта схема обеспечивает лучшую стабильность начального режима. В схеме имеет место отрицательная обратная связь по напряжению (выход схемы - коллектор транзистора соединён со входом схемы - базой транзистора с помощью сопротивления Rб), смещение на 180°. Каскад устойчив от влияния температуры, т.е. например, при повышении температуры, увеличится напряжение URk уменьшается Uкэ и Iб что препятствует увеличению Iк, т.е. осуществляется стабилизация тока коллектора.

Рис. 2 Схема усилителя на биполярном транзисторе с отрицательной обратной связью по напряжению.

1.3 Классическая схема усиления.

Конденсатор Сэ обеспечивает увеличение коэффициента усиления усилителя по напряжения, так как уменьшает амплитуду переменной составляющей напряжения URэ (т.е. он ликвидирует отрицательную обратную связь на постоянном токе).

10V

Рис.3 Схема усилителя на биполярном транзисторе с фиксированным потенциалом базы (классическая схема с эмитерной температурной компенсацией).

Расчёт заключается в выборе такого коллекторного тока Ico (его называют током покоя или током в рабочей точке), при котором падение напряжения на коллекторной нагрузке Rк; 1- равно падению напряжения на транзисторе (Uсе) и, 2-е, было меньше амплитудного значения при max входном сигнале.

1. IkoRx+Uсе+IJRe=E, (1)

где Ieo=pIco/(P-l) - ток покоя эмиттера. Р - коэффициент усиления тока транзистора в схеме с ОЭ. При (Р=100, то Ico=leo. To (I):

2IcoRk+TjR.e=E, ток покоя Ico=E/(2Rk+Re).

Рассматривая цепь, б-э напряжение на базе относительно общей шины:

Ubo+Ubeo+LoRe, где Ubeo - напряжение база-эмиттер (0,7... 0,9В).

I2⁼Ubo/R2=(Ubeo+IcoRe)/R2.

Через R1 протекает сумма тока базы, = Ico/P, и тока I2/Р. Для цепи базы:

R1(Ico/P+Ub/R2)+Ub=E, для термостабильности выбирают

R1>>R2,Ico/P<<I2, Ube=IcoRe. Следовательно, R1/R2=Rk/Re, Коэффициент усиления каскада с ОЭ рассчитывается по приближенной формуле: Ku=Rk/Re.

Графическое построение линии нагрузки на переменном токе, наклон которой определяется величиной Rk/RH=(RkRH)/Rk+RH=ctgα.

Рабочая точка РТ перемещается по линии нагрузки (JIH), на переменном токе характеризующая режим работы усилителя при наличии входного сигнала Uвх. Наклон линии нагрузки на постоянном токе (ЛН=) определяется величиной Rk+Rc.

Uнт амплитуда напряжения на нагрузке, равная амплитуде переменной составляющей напряжения Uкэ, и предельные точки на линии (ЛН), при изменении Iб.

Рис. 4 Построение нагрузочной нагрузки

2. Схемы для моделирования и показания приборов.

2.1 Каскадная схема.

Рис 5. Схема моделирования двухкаскадного усилителя

K=Uвых.\Uвх. = 3.62*10^3\16.90=214.20

Рис 6. Показания осциллоскопа

2.2 Усилительный каскад на полевом транзисторе с ОИ.

Рис 7. Схема для моделирования усилителя с ОИ

K=Uвых.\Uвх. = 19.89*10^3\9.95=1998.99

Рис 8. Показания осциллоскопа

2.3 Усилительный каскад с ОЭ с фиксированным потенциалом базы (классический).

Рис 9. Схема для моделирования классического каскада усиления

K=Uвых.\Uвх. = 48.08\19.91=2.41

Рис 10. Показания осциллоскопа