Підсилювальний каскад із загальним колектором.

Схема підсилювача із загальним колектором або емітерного повторювача представлена ​​на рисунку 8.3.

  Рисунок 8.3 - Схема підсилювального каскаду СК

Як видно з виразу, коефіцієнт підсилення каскаду з загальним колектором наближено дорівнює одиниці, оскільки Rе зазвичай мале порівняно з попереднім опором rе. Через це властивості каскад СК називають емітерним повторювачем. Вхідний опір підсилювача rвх по змінному струму визначається як відношення амплітуд синусоїдного вхідного напруженя Uвх і вхідного струму Iвх.

Вхідний опір емітерного повторювача по змінному струмі визначається наступним виразом . У даному випадку для визначення вхідного опору каскаду потрібно взяти до уваги пір резисторів R1 і R2. З урахуванням сказаного отримаємо:

(8.7)

При розрахунку схем необхідно враховувати опір навантаження, який включається паралельно опору емітера Ке. З виразів для вхідного опору видно, що емітерний повторювач володіє високим вхідним опором у порівнянні з каскадом з СЕ. У загальному випадку вихідний опір емітерного повторювача в раз менше опіру Rдж джерела сигналу на вході емітерного повторювача:

(8.8)

Якщо опір Rдж джерела сигналу на вході емітерного повторювача дуже малий, то вихідний опір емітерного повторювача дорівнюватиме диференціальному опору переходу база-емітер: rвих=rе

У випадку, коли опір Rдж на вході дуже великий (порівнянно з βас,Rе ), опір Rе повинний бути врахований як включений паралельно знайденому вихідного опору емітерного повторювача. Експериментально вихідний опір каскаду можна визначити за результатами двох вимірювань: вимірювання напруги холостого ходу Uxx (на вихід каскаду підключається опір порядку 200 кОм і вимірюється падіння напруги на ньому) та вимірювання вихідної напруги Uвих за наявності навантаження опором Rн. Після вимірювань вихідний опір можна підрахувати за формулою:

ГВЬХ = RH / (Uxx - Usux) / Usux

Завдяки високому вхідному і низькому вихідному опорам каскад із загальним колектором дуже часто використовують як погоджуючий між джерелом і навантаженням.

8.3 Порядок проведення експериментів

Експеримент 1. Дослідження каскаду з загальним емітером в області малого сигналу. а) Побудувати схему, зображену на рисунку 8.4.

Установлювальні параметри приладів також повинні відповідати зображенню.

Рисунок 8.4 - Схема дослідження каскаду СЕ

б) Включити схему. Для усталеного режиму в розділ "Результати експериментів" записати результати вимірювань амплітуд вхідної і вихідної напруг, різниці фаз вхідного і вихідного синусоїдних сигналів. За результатами вимірювань амплітуд вхідної і вихідної сінусоїдної напруг, обчислити коефіцієнт підсилення підсилювача по напруженню. Результат записати в розділ "Результати експериментів". в) Для схеми на малюнку визначити струм емітера. За його значенням обчислити диференціальний опір rе емітерного переходу. Використовуючи знайдене значення, обчислити коефіцієнт посилення каскаду по напруженню. Результати записати в розділ "Результати експериментів". г) Підключити резистор Rd між точкою Uвх і конденсатором C1, розімкнувши ключ [Space]. Включити схему. Виміряти амплітуди вхідної Uвх і вихідної Uвих напруги. Обчислити нове значення коефіцієнта підсилення по напрузі за результатами вимірювань. Результати записати в розділ "Результати експериментів". д) Перемістити щуп каналу А осцилографа у вузол Ub. Знову включити схему і виміряти амплітуду Ub вхідної синусоїдної напруги в точці Ub. За результатами вимірювання напруги Ub і Uout обчислити коефіцієнт підсилення по напрузі підсилювального каскаду. За результатами вимірювання амплітуд напруги Uвх і Ub обчислити вхідний струм Iвx. За значеннями Uвx і Iвx обчислити вхідний опір rвx підсилювача по змінному струму. Результати записати в розділ "Результати експериментів". е) За значенням коефіцієнта підсилення струму β, отриманому в експерименті 1 і величиною диференціального емітерного опору rе визначити вхідний опір транзистора ri. Обчислити значення rвx, використовуючи значення опорі R1, R2 і ri. Результати записати. ж) Замкнути резистор Rd між вузлом Uвх і конденсатором C1, замкнувши ключ [Space]. Перемістити щуп каналу А осцилографа у вузол Uin. Встановити номінал резистора RL 2 кОм. Потім включити схему і виміряти амплітуди вхідної і вихідної синусоїдної напруги. Використовуючи результати вимірювань, обчислити нове значення коефіцієнта підсилення по напрузі. Результати записати в розділ "Результати експериментів". з) Використовуючи результати вимірювань амплітуди вихідної сінусоідної напруги в пункті б) та пункті ж), значення опору навантаження в пункті ж) обчислити вихідний опір підсилювача. Результат записати в розділ "Результати експериментів". і) Встановити номінал резистора RL 200 кОм. Переставити щуп каналу У осцилографа у вузол Uc і включити схему. Виміряти постійну складову вихідного сигналу і записати результат вимірювання. к) Повернути щуп каналу У осцилографа у вузол Uout. На осцилографі встановіть масштаб для входу 10 мВ / под. Прибрати шунтувальний конденсатор Сз і включити схему. Виміряти амплітуди вхідної і вихідної синусоїдної напруги. За результатами вимірювань обчислити значення коефіцієнта посилення каскаду з СЕ з опором у ланцюзі емітера по напрузі. Записати результати в розділ "Результати експериментів". л) За величиною опору rе і значенням опору Rе обчислити значення коефіцієнта посилення підсилювача з СЕ з опором в ланцюзі емітера по напрузі.

Експеримент 2. Дослідження каскаду з загальним колектором в області малого сигналу.

а) Побудувати схему, зображену на рисунку 5.5

Рисунок 8.5 - Схема дослідження каскаду СК

Настановні параметри приладів у схемі повинні відповідати установчим параметрам приладів на малюнку. Для зручності при проведенні експерименту залиште збільшеним тільки зображення осцилографа і мультиметр. Мультиметр повинен бути встановлений для вимірювання постійної напруги. б) Включити схему. Виміряти постійні складові напруги в точках Ub і Ue. Обчислити постійні складові напруги в точках Ub, Ue і струм емітера, використовуючи значення параметрів компонентів схеми (Ube = 0.7 В). Результати записати в розділ "Результати експериментів". в) Закрити збільшене зображення мультиметра, залишивши збільшеним тільки зображення осцилографа. Включити схему. Виміряти амплітуди вхідної та вихідної напруги. Визначити різницю фаз між вхідною і вихідною напругами. За результатами вимірювань обчислити коефіцієнт підсилення по напрузі. Обчислити коефіцієнт підсилення емітерного повторювача по напрузі, використовуючи параметри схеми. Записати результати. г) Підключити резистор між точкою Uin і конденсатором С1, розімкнувши ключ [Space]. Включити схему. Виміряти амплітуди вхідної і вихідної синусоїданої напруги. За результатами вимірювань амплітуди вхідного синусоїдного сигналу в цьому та попередньому пунктах обчислити вхідний струм. За показниками і Uвх обчислити диференціальне вхідний опір rвх. Записати результати в розділ "Результати експериментів". д) Використовуючи значення параметрів компонентів схеми, обчислити вхідний опір каскаду rвх (Р = 200). е) закоротіть резистор, замкнувши ключ [Space]. Змінити номінал резистора RL до 200 кОм. Потім включити схему і записати результати вимірювання вихідної напруги в розділ "Результати експериментів". Ця напруга приблизно дорівнює напрузі холостого ходу, тому що опір 200 кОм можна вважати розривом ланцюга. Зменшити значення цього опору до 200 Ом і знову включити схему. Виміряти амплітуду напруги на навантаженні. Обчислити вихідний опір каскаду за результатами вимірювань. Запишіть значення напруги холостого ходу, напруги на навантаженні і вихідний опір каскаду в розділ "Результати експериментів".

8.3 Результати експериментів Експеримент 1. Дослідження каскаду з загальним емітером в області малого сигналу. б) Амплітуда вхідної напруги: (вимірювання)

Амплітуда вихідного напруги: (вимірювання)

Різниця фаз вхідної і вихідної синусоїдної напруги (вимірювання)

Коефіцієнт підсилення підсилювача по напрузі (розрахунок) в) Струм емітера (розрахунок)

Диференціальний опір емітерного переходу (розрахунок) Коефіцієнт підсилення підсилювача по напрузі (розрахунок) г) Амплітуда вхідної напруги (вимірювання)

Амплітуда вихідної напруги (вимірювання)

Коефіцієнт підсилення підсилювача по напрузі (розрахунок) д) Амплітуда вхідної напруги Ub (вимірювання)

Коефіцієнт підсилення підсилювача по напрузі (розрахунок)

Вхідний струм (розрахунок)

Вхідний опір підсилювача (розрахунок) е) Коефіцієнт передачі струму

Диференціальний опір емітерного переходу rе oпору R1 і R2 Вхідний опір транзистора (розрахунок) Вхідний опір підсилювача (розрахунок) ж) Амплітуда вхідної напруги: (вимірювання)

Амплітуда вихідного напруги: (вимірювання)

Коефіцієнт підсилення підсилювача по напрузі (розрахунок) з) Амплітуда напруги холостого ходу (розрахунок)

Амплітуда вихідного напруги: (розрахунок)

Опір навантаження (розрахунок)

Вхідний опір підсилювача розрахунок і) Постійна складова вихідного напруги (вимірювання)

к) Амплітуда вхідної напруги: (вимірювання)

Амплітуда вихідного напруги: (вимірювання)

Коефіцієнт посилення каскаду CЕ з опором у ланцюзі емітера по напрузі (розрахунок) л) Коефіцієнт підсилення підсилювача по напрузі (розрахунок)

Експеримент 2. Дослідження каскаду з загальним колектором в області малого сигналу б) Постійна складова вхідного вимірювання напруги в точці Ub (розрахунок)

Постійна складова вхідного вимірювання напруги в точці Ub (розрахунок)

Струм емітера (розрахунок) в) Амплітуда вхідної напруги: (вимірювання)

Амплітуда вихідного напруги: (вимірювання)

Різниця фаз вхідного і вихідного синусоїдальної напруги (вимірювання)

Коефіцієнт підсилення підсилювача по напрузі (розрахунок) г) Амплітуда вхідної напруги Ub (вимірювання)

Амплітуда вихідного напруги (вимірювання)

Вхідний струм (розрахунок)

Диференціальне вхідний опір підсилювача (розрахунок) д) Диференціальне вхідний опір (розрахунок) е) Напруга холостого ходу (вимірювання)

Напруга на навантаженні 200 Ом (вимірювання)

Вихідний опір каскаду (розрахунок)

8.4 Контрольні питання 1. Поясніть принцип побудови підсилювальних каскадів. Які елементи є основними елементами каскаду? 2. Чим характеризується режим спокою підсилювального каскаду? 3. Поясніть принцип дії підсилювального каскаду СЕ. Дайте характеристику всіх елементів схеми. 4. Як визначити коефіцієнти підсилення по напрузі і по струму підсилювального каскаду СЕ? Чому дорівнює різниця фаз вхідної і вихідної напруг? 5. Поясніть принцип дії підсилювального каскаду СК. Дайте характеристику всіх елементів схеми.

6. Як визначити коефіцієнти підсилення по напрузі і по струму підсилювального каскаду СК? Чому дорівнює різниця фаз вхідної і вихідної напруг? 7. Як впливає вхідний опір на коефіцієнт посилення по на ¬ напрузі? 8. Який вплив робить зниження опору навантаження на коефіцієнти підсилення по напрузі?