Скачиваний:
17
Добавлен:
01.05.2014
Размер:
207.42 Кб
Скачать

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

им. В. И. Ульянова (Ленина) «ЛЭТИ»

Kафедра МИТ

Лабораторная работа №6 “Исследование транзисторного усилителя и

простейшей схемы стабилизации рабочей точки”

Выполнил: Кондратьев В.И. Группа: 4209

Проверил: Холуянов К. К

Санкт-Петербург

2007

Содержание

1

Основные сведения

3

2

Исходные данные

4

3

Порядок выполнения работы

6

4

Выбор и обоснование необходимых видов анализа

6

 

4.1

Анализ по постоянному току . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

 

4.2

Снятие частотных характеристик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

 

4.3

Анализ во временной области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

5

Результаты экспериментов

6

6

Анализ результатов и выводы по работе

6

2

Лабораторная работа №6 “Исследование транзисторного усилителя и

простейшей схемы стабилизации рабочей точки”

Цель работы: Исследовать транзисторный усилитель и простейшую схему стабилизации рабочей точки.

1Основные сведения

Биполярный транзистор — это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими выпрямляющими электрическими переходами и тремя выводами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда.

Взаимодействие между p-n-переходами будет существовать, если толщина области между переходами (толщина базы) будет много меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда. В этом случае носители заряда, инжектированные через один из переходов при его смещении в прямом направлении, могут дойти до другого перехода, находящегося под обратным напряжением, и изменить его ток.

Каждый из p-n-переходов может быть смещен или в прямом или в обратном направлении, в зависимости от этого различают три режима работы транзистора:

режим отсечки: оба перехода смещены в прямом направлении, при этом через транзистор проходят небольшие токи;

режим насыщения: оба перехода смещены в обратном направлении, при этом через транзистор проходят относительно большие токи;

активный режим: один из переходов смещен в прямом направлении, другой — в обратном. В этом режиме происходит наиболее эффективное управление транзистором.

Область транзистора, расположенную между переходами, называют базой. Примыкающие к базе области чаще всего делают неодинаковыми. Одну из областей изготавливают так, чтобы из нее наиболее эффективно происходила инжекция носителей в базу, ее называют эмиттером, а соответствующий p-n-переход — эмиттерным. Другую — так, чтобы второй переход наилучшим образом осуществлял экстракцию носителей из базы, ее называют коллектором, а переход — коллекторным.

Различают три схемы включения транзистора: с общим эмиттером, с общей базой и с общим коллектором. Общим называют электрод, относительно которого измеряют и задают напряжения. В нашей работе рассматривается транзистор включенный в схему с общим эмиттером (входной является цепь базы, а выходной — цепь коллектора).

Основными характеристиками, характеризующим транзистор, являются входные (связывающие ток и напряжение на входе) и выходные (связывающие ток и напряжение на выходе) характеристики измеренные при определенных условиях.

3

В качестве независимых переменных выбирают ток на входе и напряжение на выходе. Это удобно, т.к. входной ток проходит через открытый эмиттерный переход, сопротивление которого мало, поэтому его удобно поддерживать, необходимые напряжения на выходе поддерживаются постоянными за счет источника напряжения.

Общий характер входных зависимостей определяется переходом эмиттера, включенным в прямом направлении. Поэтому по внешнему виду входные характеристики похожи на прямые ветви ВАХ диода. При увеличении напряжения на коллекторе характеристики смещаются вверх из-за уменьшения общего количества неосновных носителей заряда в базе. Общий характер выходных зависимостей определяется коллекторным переходом, включенным в обратном направлении. Поэтому по внешнему виду выходные характеристики аналогичны обратной ветви ВАХ диода.

Биполярный транзистор можно рассматривать как усилительный элемент. Мы рассматриваем работу усилителя, в котором вывод эмиттера заземлен. Ее коэффициент усиления по напряжению в силу того, что крутизна передаточной характеристики пропорциональная току транзистора, будет зависеть от тока коллектора. Но ток коллектора изменяется при изменении входного сигнала и, таким образом, коэффициент усиления зависит от значения входного сигнала. Из-за этого усилитель вносит искажения, т.е. обладает некоторой нелинейностью. Усилитель с заземленным эмиттером можно использовать лишь для усиления очень малых сигналов. Но по отношению к малому сигналу биполярный транзистор является линейным устройством. Поэтому при действии на входе малых гармонических токов и напряжений на его выходе появляются такие же гармонические токи и напряжения с большей амплитудой и измененной фазой.

Так же известно, что входная ВАХ биполярного кремниевого транзистора в диапазоне рабочих токов базы смещается на 2 мВ/К, т.е. заметна температурная нестабильность.

2Исходные данные

Принципиальная схема цепи, подлежащей исследованию, представлена на рис.(1).

Рис. 1: Цепи, подлежащие исследованию

4

Данные из задания на работу:

Марка транзистора: КТ819б.

Схема включения: с общим эмиттером.

Данные из справочника:

Тип транзистора: NPN.

Предельная мощность, выделяемая на коллекторе: 60 Вт.

Предельно допустимое напряжение на коллекторе: 50 В.

Предельно допустимый ток коллектора: 10 А.

Данные из предыдущих работ (координаты рабочей точки):

напряжение коллектора Uk =10 В

ток коллектора Ik =2.6 мА

ток базы Ib =50 мА

Выходные характеристики транзистора приведены на рис.(2).

Рис. 2: выходные характеристики транзистора

5

3Порядок выполнения работы

1.Анализ во временной области.

Сравнение выходных сигналов усилителей.

Анализ температурной зависимости.

2.Снятие частотных характеристик.

4Выбор и обоснование необходимых видов анализа

4.1Анализ по постоянному току

Для исследования транзисторного усилителя анализ по постоянному току не требуется.

4.2Снятие частотных характеристик

Для изучаения свойств транзисторного усилителя проведем снятие частотных характеристик.

4.3Анализ во временной области

Для изучаения свойств транзисторного усилителя проведем анализ во временной области.

5Результаты экспериментов

Сравнение прохождения сигнала через два транзисторных усилителя приведено на рис.(3).

Температурная зависимость выходных напряжений приведена на рис.(4).

АЧХ усилителей приведено на рис.(5).

ФЧХ усилителей приведено на рис.(6).

6Анализ результатов и выводы по работе

1.По рис.(3) можно сказать, что исследуемые усилители эквивалентны.

2.По рис.(4) можно сказать, что второй усилитель (с цепью обратной связи) обладает большей температурной стабильностью.

3.По рис.(5) можно сказать, что первый усилитель является фильтром низких частот, а второй — полосовым фильтром из-за наличия разделительной емкости C1.

6

Рис. 3: сравнение прохождения сигнала через два транзисторных усилителя

Рис. 4: температурная зависимость выходных напряжений

7

Рис. 5: АЧХ усилителей

Рис. 6: ФЧХ усилителей

8