Набор лабораторных работ №3 / эцмст5

Государственный комитет РФ по высшему образованию.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет им. В.И. Ульянова (Ленина).

Факультет электроники.

Отчет по лабораторной работе N5 .

«Исследование простейшей схемы стабилизации рабочей точки транзисторного усилителя».

Проверил: Холуянов К.К.

Выполнил: Луц А.Ю.

Группа 2211

Санкт-Петербург

2005 г.

Цель работы: провести сравнительный анализ простейшего транзисторного усилителя с транзисторным усилителем, обладающим элементами температурной стабилизации.

1. Исходные данные:

биполярный транзистор КТ814б.

2. Порядок выполнения работы (план эксперимента).

• Вычисление параметров рабочей точки.

• Расчет элементов схемы.

• Исследование влияния температуры на свойства схемы с температурной стабилизацией и без нее.

3. Вычисление параметров рабочей точки.

Используем графоаналитический способ расчета рабочей точки.

В основе графоаналитического способа расчета усилителя лежит построение нагрузочной характеристики по постоянному току на статических вольт-амперных характеристиках транзистора.

уравнение нагрузочной характеристики:

Построим ее по 2-м точкам: U_к  U_пит и I_к=U_к/R_к

При выборе I_к и U_к необходимо исходить из максимальных значений

I_к и U_к для данного транзистора. Обычно, чтобы не “перенагружать” транзистор выбирают U_пит <0.7U_к. Чтобы транзистор не сгорел рабочую точку необходимо выбрать ниже кривой допустимой мощности.

рис. 1

Назначим U_к  U_пит/2. I_к при этом получится порядка 0,2А , а постоянное значение I_б выберем такое, чтобы мгновенное значение переменного усиливаемого сигнала в любой момент времени было больше нуля.

Итак, исходя из вышеперечисленного параметры выбранной рабочей точки для транзистора KT814B:

U_к=21В

I_к=0,2А

I_б=2мА

амплитуда усиливаемого сигнала I_бперем=0,5мА

4. Расчет элементов схемы.

Для первого транзистора:

Назначим VCC=200В.

По закону Ома чтобы I_к=0,2А , нужно чтобы RC1=1000Ом.

В строке параметров I1 зададим найденные параметры базы: I_б=2мА, I_бперем=0,5мА.

Для второго транзистора:

Для того, чтобы сравнить температурную стабильность усилителей, они должны при комнатной температуре обладать одинаковыми усилительными характеристиками, т.е. при одних и тех токах базы транзисторов этих усилителей на выходе должны возникать одинаковые значения напряжения (коллекторного напряжения). Это достигается, если коллекторное сопротивление второго усилителя взять такое же, как у первого. Добиться, посредством подбора параметров источника переменного напряжения V1 и номинала сопротивления R1, того чтобы ток базы транзистора второго усилителя «вёл себя» аналогично току базы транзистора первого усилителя.

Была подобрана амплитуда сигнала переменного источника напряжения V1, таким образом, чтобы размах тока базы VT2 был идентичен размаху тока базы VT1. V1= 9мВ. Затем было подобрано значение сопротивления R1=8кОм. Подбор параметров элементов схем удобно проводить в программе MicroCap с помощью процедуры Stepping. Получили следующие результаты (рис. 2).

4. Выбор и обоснование необходимых видов анализа

1. Моделирование по постоянному току.

Откажемся от использования этого вида анализа. Мы использовали его при получении статических характеристик транзистора в работе №4. При нахождении параметров рабочей точки будем пользоваться данными из этой работы.

2. Моделирование частотных характеристик.

Исследование ЧХ усилителя проводить не будем. KT814B исходя из системы обозначений транзисторов является транзистором большой мощности(свыше 3Вт) и средней частоты(3-30МГц).

3. Анализ во временной области.

Исследуем влияние температуры на свойства схемы с температурной стабилизацией и без нее.

6. Анализ во временной области.

Исследуем влияние температуры на качество усиления.

Получим графики влияния изменения температуры на токи баз и выходные напряжения транзисторов при температурах -40,27,100^оС.

Полученные графики будут иметь вид:

• Анализ результатов и выводы:

Из рисунка ясно, что второй усилитель обладает температурной стабильностью. На входе первого усилителя стоит идеальный источник тока, сигнал которого не зависит от температуры. На выходе этого усилителя наблюдается весьма ощутимый «температурный разброс» выходного напряжения, который вызывает заметные искажения сигнала. Это происходит вследствие температурной зависимости транзистора, как полупроводникового устройства.

В схеме второго усилителя имеется обратная связь; при изменении температуры, происходит перераспределение тока межу коллекторным переходом и резистором R1, вследствие чего транзистор обладает более высокой температурной стабильностью.