Исследование усилитеЛя низкой частоты

Цель работы: исследование влияния эмиттерного и разделительного конденсаторов, а также паразитной емкости на АЧХ усилителя низкой частоты.

1. Основные положения

В данной лабораторной работе исследуется усилитель низкой частоты на биполярном транзисторе. Его схема приведена на рис.1

Рисунок 1 Схема с общим эмиттером

Принцип действия усилителя основан на двух свойствах транзистора:

• На возможности управления коллекторным током транзистора с помощью усиливаемого сигнала, подаваемого между базой и эмиттером;

• На весьма слабой зависимости коллекторного тока от коллекторного напряжения и весьма сильной его зависимости от базового тока.

Усиливаемый сигнал, который будем называть входным, подается между базой и эмиттером транзистора, а усиленный сигнал, который будем называть выходным, на сопротивлении в цепи коллектора R_к. В реальных схемах сигнал снимается с транзистора между его коллектором и землей.

Резисторы R_Б1 и R_Б2 называются базовым делителем и определяют потенциал базы:

Конденсаторы С_Р1 и С_Р2 называются разделительными и обеспечивают развязку цепей усилителя по постоянному току.

Резистор R_Э в цепи эмиттера используется для создания отрицательной обратной связи, обеспечивающую термостабилизацию усилителя. Для того чтобы при этом коэффициент усиления не снижался параллельно с R_Э включают конденсатор С_Э, шунтирующий R_Э в диапазоне рабочих частот.

Резистор R_К определяет выходной ток каскада.

Основной характеристикой усилителя является его амплитудно-частотная характеристика (АЧХ);

АЧХ – зависимость коэффициента усиления усилителя от частоты усиливаемых сигналов. Примерный вид АЧХ показан на рис.2. Снижение коэффициента усиление допустимо до значения равного 0,707К_max и разность частот F_вгр и F_нгр составляет полосу пропускания усилителя:

Рисунок 2 Амплитудно-частотная характеристика

Спад частотной характеристики в области низких частот определяется наличием разделительных конденсаторов С_Р1, С_Р2 и Сэ в схеме усилителя, спад в области верхних частот – наличием паразитных емкостей С_пар и снижением усилительных свойств транзистора.

2. Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки входят: макет, генератор синусоидальных колебаний, электронный осциллограф и мультиметр. Макет позволяет исследовать усилитель низкой (ОЭ). На макете имеются гнезда для подключения генератора, контрольных измерений и коротко-замыкающих перемычек. На рисунке 3 представлен макет.

Рисунок 3 Макет

3. Порядок выполнения работы

Перед выполнение работы необходимо измерить и записать значение С₃ ÷ С₉ и С_сх.

1. Исследование амплитудной характеристики (АХ) усилителя.

   1. Собрать схему УНЧ согласно рис.1, при С_Р1=С_4, С_Э=С₈, С_Р2=С₆ и С_пар-откл;

   2. Включить напряжение питания лабораторного макета;

   3. Снять амплитудную характеристику усилителя. Для этого подать на вход усилителя синусоидальный сигнал с частотой F=1 КГц, Входное и выходное напряжение усилителей измеряется вольтметром, форма выходного сигнала контролируется осциллографом. Входное значение напряжения изменять до U_вхmax, при котором наступает насыщение амплитудной характеристики. Результаты измерения занести в таблицу 1

Таблица 1 Амплитудная характеристика усилителя

Uвх, В

Uвых, В

Ku

2. Исследование влияния разделительных конденсаторов С_Р1 и С_Р2 на АЧХ

   1. Собрать схему УНЧ согласно рис.1, при С_Р1=С_4, С_Э=С₈, С_Р2=С₆ и С_пар-откл;

   2. Снять АЧХ усилителя. Для этого подать на вход усилителя синусоидальный сигнал. Входное и выходное напряжения усилителя измеряются вольтметром, форма выходного сигнала контролируется с помощью осциллографа. Величина входного напряжения выбирается постоянной, такой, чтобы усилитель работал на линейном участке АХ, и форма выходного сигнала была не искаженной. Частота выходного сигнала меняется в пределах от 20 Гц до 2 МГц. Результаты измерений занести в таблицу 2.

   3. Повторить пункт 3.2.2 при С_Р1=С₅

   4. Повторить пункт 3.2.2 при С_Р2=С₇;

   5. Построить АЧХ и сравнить результаты измерений при различных С_Р1 и С_Р2.

3. Исследование влияния конденсатора С_Э на АЧХ

   1. Снять АЧХ усилителя согласно методике пункты 3.2.1 и.3.2.2 при С_Р1=С_4, С_Э=С₃, С_Р2=С₆ и С_пар-откл

   2. Построить АЧХ и сравнить результаты измерений при различных С_Э (см. п.3.2.2)

4. Исследование влияния паразитной емкости на АЧХ

   1. Снять АЧХ усилителя согласно методике пункты 3.2.1 и.3.2.2 при С_Р1=С_4, С_Э=С₈, С_Р2=С₆ и С_пар=С₉.

   2. Повторить пункт 3.4.1 при С_пар=С_сх

   3. Построить АЧХ и сравнить результаты измерений при различных С_пар.

Таблица 2. Измерение АЧХ при С_Р1=…, С_Р2=…, С_Э=…, С_пар=…, U_вх=…

fген, Гц

Uвых, В

Ku

20lgKu/К0,дБ

K_u=U_вых/ U_вх

К₀=max K_u

Примечание: АЧХ полученные в п.п. 3.3 и 3.4.сравниваются с АЧХ полученным в п. 3.2.2. и строятся на одних графиках, соответственно.