Порядок проведення роботи

1. Зібрати схему для дослідження статичних характеристик біполярного транзистора ввімкненого по схемі зі спільним емітером (Рис. 1.2). Амперметр А1 вимірює струм бази І_Б, вольтметр V1 - напругу база- емітер U_БЕ, вольтметр V2 - напругу U_КЕ, а амперметр A2 - струм колектора І_К транзистора.

Рис. 1.2 Схема для дослідження статичних характеристик біполярного транзистора.

2. Провести вимірювання напруги і струмів вхідної ВАХ транзистора при фіксованому значенні U_КЕ=0 та при U_КЕ=5 В. Для цього встановити за допомогою джерела напруги зазначену напругу, здійснюючи його контроль за показниками вольтметра V1. Збільшуючи струм бази у діапазоні від 0 до 2 мА за допомогою джерела струму, записати показники амперметру А1 та вольтметру V1 в таблиці.

3. Провести вимірювання напруги та струму вихідних ВАХ транзистору при різних фіксованих струмах бази. Для цього встановити за допомогою джерела напруги і дільника напруги значеня струму бази, контролюючи його за показниками амперметру А1.

7

4. Регулюючи опір дільника, записати показники амперметра А2 і відповідної вихідної напруги вольтметрі V2 в таблицю. Повторити вимірювання для всіх інших фіксованих струмів бази. Скласти вихідні статистичні характеристики транзистора.

5. Визначити h - параметри транзистора, користуючись вхідними та вихідними характеристиками транзистора.

Для визначення h11 на середині лінійної ділянки вхідної характеристики, яка відповідає напрузі U_КЕ=5В, побудувати характеристичний трикутник , (Рис. 1.1,а). Вершини трикутника повинні співпадати зі значеннями таблиці . На лінійній ділянці вихідної характеристики (Рис. 1,1 б), яка відповідає струму бази, побудувати характеристичний трикутник і визначити При напрузі на колекторі U_КЕ=5В визначити параметр .

Знайти вхідний і вихідний опір транзистора :

(1.3)

Визначити коефіцієнт передачі по струму транзистора: β = h₂₁.

Звіт повинен містити:

1. Графіки статичних характеристик біполярного транзистора ввімкненого по схемі із спільним емітером.

2. Результати розрахунків h - параметрів транзистора .

3. Висновки про об’єм виконаної роботи і відповідність практичних результатів теоретичним.

8

Контрольні тестові питання

1. Які основні фізичні процеси лежать в основі принципу дії біполярного транзистора?

2. Які існують режими роботи біполярного транзистора? Як при цьому зміщені переходи транзистора?

3. Які залежності називаються статичними характеристиками транзисторів?

4. Що таке h - параметри транзистора і що вони характеризують?

5. Як за вольтамперними характеристиками транзистора в схемі із загальним емітером визначити його h - параметри?

6. Що таке коефіцієнт і який його фізичний зміст?

7. Що таке «прокол» бази?

8. Як змінюються вхідні і вихідні вольт-амперні характеристики біполярного транзистора включеного по схемі зі спільним емітером при збільшенні температури? Намалюйте і поясніть вхідні і вихіжні ВАХ.

9. Що таке і параметри транзистора?

10. Що таке область насиччення і область відсічки?

9

Лабораторна робота №2

Дослідження підсилювальних каскадів

на біполярних транзисторах.

Мета роботи:

Дослідити підсилювачі на біполярних транзисторах побудованих на схемах із спільним емітером і спільним колектором.

Теоретичні відомості

На Рис.2.1. представлена принципова електрична схема типового однокаскадного транзисторного підсилювача змінної напруги, побудованого на базі транзистора n-p-n типу і підключеного за схемою з спільним емітером (СЕ).

Рис. 2.1. Підсилювач змінної напруги побудований

по схемі зі спільним емітером

Типова схема підсилювача змінної напруги, як правило, включає розділяючі ємності С1 та С2, які блокують проходження сталої напруги на вхід підсилювача та з його виходу (U_ко).

10

Величини ємностей С1 та С2 вибирають таким чином, щоб їх опір на частотах підсилюємого сигналу був набагато меншим вхідного опору підсилюємого каскаду та опору навантаження Rн. Якість роботи електронного підсилювача та характер формуємого вихідного сигналу залежать від правильного вибору та встановлення режиму роботи (режиму А, В або С) підсилюючого каскаду.

Статичний режим задається базовим дільником напруги R _1, R ₂ і резистором Rе в емітерному ланцюзі, який забезпечує термостабілізації струму колектора спокою за рахунок негативного зворотного зв'язку (ОС) по постійному струму. Завдяки негативному ОС схема рис. 3.1 має високу стабільність робочої точки і при зміні параметрів транзистора (в першу чергу, коефіцієнта h_21е) статичний режим практично залишається незмінним.

Для температурної стабілізації положення робочої точки бази частіше всього використовується схема від’ємного зворотнього зв’язку по струму (Re, Ce), що знижує дію дестабілізуючих факторів. Ланцюг Re,Ce крім функції термостабілізіції виконує також роль автоматичного емітерного зміщення робочої точки підсилюючого каскаду.

Ємність С_е має близький до нуля опір для змінного струму, тому змінна складова емітерного струму проходить через ємність С_е, а стала складова - через резистор R_e при цьому величина Се визначається за умови , де - частота підсилюваного сигналу. Тобто, потенціал емітера U_e можемо вважати постійною величиною пропорційною добутку сталого струму робочої точки на величину активного опору R_e.

Виходячи з еквівалентної схеми підсилювача, величина струму емітера І_е дорівнює: І_е = І_б + І_к., а де - це коефіцієнт передачі струму бази, І_б – величина струму бази, І_к – величина струму колекторної ланки. Зворотній струм колектора є величиною незначною, тому її можна відкинути, тоді струм емітера дорівнює: І_е = (1 + ) І_б.

11

Динамічний режим роботи транзисторного підсилювача забезпечується резистором Rк в ланцюзі колектора, завдяки якому змінюється вихідний сигнал Uк при зміні величини вхідного сигналу Uвх. Тобто резистор Rk служить для виділення напруги колектора Uк, що визначається виразом

Напруга колектора U_к пропорційна струму бази І_б та має зворотній, відносно вхідної напруги U_вх, знак, тобто вихідна напруга зміщена відносно вхідної на 180^о.

Rн – це опір навантаження підсилюючого каскаду.

Розрахунок параметрів підсилювального каскаду зі спільним емітером проводять або через h-параметри малосигнальної схеми заміщення, або через відомі робочі струми транзистора

Вхідний опір каскаду з СЕ розраховується за формулою:

, (2.1)

де - тепловий потенціал, який для нормальної температури приблизно рівний 25 мВ.

Вихідний опір повністю визначається опором колекторного резистора .

Коефіцієнт підсилення по напрузі:

(2.2)

Коефіцієнт підсилення по струму залежить від і відношення опорів колекторногорезистора і навантаження:

(2.3)

Схему рис. 2.2 називають каскадом зі спільним колектором (СК), тому що колекторный вивід транзистора по змінному струму є спільним електродом для вхідного і вихідного кола каскада. Схема також називається емітерним повторювачем, так як вихідна напруга, яка знімається з емітера транзистора близька по величині

12

до вхідної напруги ( Uвих = Uвх - Uбэ) і співпадає з нею по фазі.

Рис. 2.1. Підсилювач за схемою зі спільним колектором

Розрахунок каскаду по постійному струму проводять аналогічно зі схемою з СЕ. Резистор Rе в схемі виконує ту ж функцію, що і резистор Rк в схеме СЕ – утворення змінної напруги в вихідному колі за рахунок протікання в ній струму в колі бази. Конденсатори С1 і С2 є розподілюючими, а резисторы R1 и R2 призначені для задання робочої точки.

Вхідний опір каскаду з СК розраховується за формулою:

(2.4)

При достатньо високоомному вхідному дільнику і транзисторі з високим входний опір каскада може досягати десятків-сотен кОм, що є одним найважливіших переваг каскада СК.

Вихідний опір каскада СК є опором зі сторони емітера:

(2.5)

Коефіцієнт підсилення по струму визначають за формулою:

(2.7)

Коефіцієнт підсилення по напрузі менший одиниці.

13