Электроника.Студент КЭ / Лаб работы КЭ / Lab_8_КЭ 2013

Лабораторная работа № 8

Исследование схемы усилителя с общим эмиттером

Цель работы: экспериментальное исследование схемы усилителя с общим эмиттером; измерение параметров усилителя.

Время выполнения: 2 часа.

Оборудование: лабораторный стенд, транзистор типа КТ315, резисторы 1кОм, 9.1кОм, 10кОм, 82кОм, 22кОм; конденсаторы 1 мкФ, 15 мкФ, цепочка из последовательно соединенных сопротивления 1К и конденсатора100 мкФ.

1. Общие положения

Схема усилителя с общим эмиттером (ОЭ) представлена на рис.1.

Для уменьшения нелинейных искажений в этой схеме используется отрицательная обратная связь (ООС) по току. В схеме ООС реализована с помощью сопротивления R_э. С увеличением напряжения U_вх увеличивается коллекторный ток. Поскольку I_э  I_к, то увеличивается падение напряжения на R_э, U_бэ = U_вх – U_э. Напряжение U_э противодействует усилению, следовательно, имеем ООС.

Если в первом приближении пренебречь изменением U_бэ, то получим U_э=U_вх. В связи с тем, что через R_к протекает практически тот же ток, что и через R_э, изменение падения напряжения на R_к больше, чем U_э, в R_к/R_э раз. Следовательно, коэффициент усиления по напряжению схемы с ООС приближённо равен

. (1)

В это выражение не входят параметры транзистора, зависящие от тока.

ООС по току вызывает стабилизацию U_бэ и уменьшение коэффициента усиления по напряжению. По этой же причине снижается входной ток dI_В и увеличивается входное сопротивление, причем в то же число раз, в которое снижается коэффициент усиления по напряжению

. ( 2 )

Выходное сопротивление усилителя с ОЭ определяется по формуле

. ( 3 )

и может быть выражено через элементы схемы с помощью формулы

. ( 4 )

где r_кэ - дифференциальное выходное сопротивление транзистора (типовое значение порядка 100кОм).

Коэффициент усиления схемы можно повысить, если R_э зашунтировать ёмкостью достаточно большой величины (10-100мкФ). В этом случае остается только ООС по постоянному току, т.к. переменная составляющая эмиттерного тока уходит “на землю” через шунтирующую ёмкость. При большом значении ёмкости, т.е. малом сопротивлении переменной составляющей эмиттерного тока коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОЭ определяется из выражения

. (5)

2. Задание и порядок проведения работы

1) Собрать схему усилителя с ОЭ, изображенную на рис.2, без RC – цепочки, шунтирующей эмиттерное сопротивление.

2) Измерить напряжения на базе, коллекторе и эмиттере усилителя при U_вх=0 В. Правильно ли установлена рабочая точка транзистора?

3) Сделайте проверочный расчет усилителя по постоянному току и сравните полученные данные с результатами измерения.

4) На вход усилителя с генератора синусоидальных сигналов подать U_вх, амплитудой 0.25 В. С помощью осциллографа наблюдайте сигналы на базе, коллекторе, эмиттере и на выходе схемы. Зарисуйте графики напряжений сигналов и определите их параметры Определите коэффициент усиления по напряжению усилителя как отношение амплитуд выходного и входного сигналов

.

Сравнить полученный результат с коэффициентом усиления, определённым по формуле ( 1 ).

5) Определить коэффициент усиления по напряжению усилителя с RC - цепочкой, шунтирующей эмиттерное сопротивление. Для этого на вход подать сигнал с амплитудой 0.1В. Объяснить полученный результат.

6) Определить выходное сопротивление усилителя.

Для определения подать на вход усилителя сигнал с генератора. Измерить сигнал на выходе без сопротивления нагрузки (нагрузкой в этом случае является очень большое входное сопротивление осциллографа) и с сопротивлением нагрузки 22 кОм. Определить U_вых = U_вых – U_{вых н , .}

Вычислить выходное сопротивление схемы по формуле (3).

Сравнить полученный результат с расчётом по формуле (4). Сделайте выводы.

3. Содержание отчёта

1) Краткое описание схемы усилителя с ОЭ и методики исследования.

2) Привести все схемы проведения эксперимента.

3) Привести результаты измерений и расчетов. Построить на миллиметровке осциллограммы напряжений в различных точках усилителя. Объяснить полученные результаты.

4) Выводы.

4. Контрольные вопросы

1) Объяснить работу схемы усилителя с ОЭ.

2) Как определить экспериментально и аналитически коэффициент усиления по напряжению усиления с ОЭ?

3) Как определить экспериментально и аналитически выходное сопротивление усилителя с ОЭ?

4) Назначение разделительных конденсаторов?

5) Как влияет на коэффициент усиления по напряжению шунтирующая ёмкость?

6) Как устанавливается рабочая точка усилителя?

7) Какое назначение резистора R_Э?