- •Лабораторная работа №6 исследование усилителей на биполярных транзисторах
- •Задание на подготовку к проведению лабораторной работы
- •Краткие теоретические сведения
- •Частотные свойства усилительных каскадов
- •Многокаскадные усилители
- •Описание лабораторной установки
- •Задание на лабораторную работу
- •В режиме двухканального наблюдения корпусные контакты каналов следует подключать только к одной (общей) точке.
- •Все переключения в схеме усилителя проводить при выключенном блке питания.
- •1. Исследование усилительных свойств бпт в схеме с оэ
- •2. Исследование усилительных свойств бпт в схеме с об
- •3. Исследование усилительных свойств бпт в схеме с ок (эп)
- •4. Проверка работоспособности транзисторов
Лабораторная работа №6 исследование усилителей на биполярных транзисторах
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомиться с основными типами и конструкцией усилителей на биполярных транзисторах. Исследовать влияние схемы включения транзистора на усилительные и частотные свойства усилителей.
Приобрести практические навыки измерения характеристик и основных параметров транзисторных усилителей с различными схемами включения, дифференциальных параметров транзисторов, определения работоспособности транзисторов.
Задание на подготовку к проведению лабораторной работы
Повторить (по конспектам лекций, рекомендованной литературе) теоретический материал, соответствующий тематике лабораторной работы. Изучить материал раздела «Краткие теоретические сведения» настоящей работы.
Допуск к лабораторной работе проводится в виде письменной работы с ответами на контрольные вопросы (или в виде теста на ПЭВМ).
Изучить по данному руководству порядок выполнения работы и подготовить структуру отчета с указанием наименования работы, целей работы, пунктов экспериментальных исследований. В каждом пункте исследований привести схемы измерений, таблицы, координатные оси для построения графиков (масштабы выбираются исполнителем), Оставить место для расчетов и выводов (некоторые из общих выводов можно написать в ходе подготовки к занятию).
Краткие теоретические сведения
При работе транзистора в режиме усиления в выходную цепь усилителя, наряду с источником питания, включают нагрузку (в простейшем случае нагрузкой является резистор RН, в реальных схемах нагрузкой является сопротивление входа следующего каскада), а во входную - источник усиливаемого сигнала. При этом транзистор может быть включен по схеме с ОБ, с ОЭ или с ОК.
Основными параметрами, характеризующими усилительные свойства каскада, являются коэффициенты усиления: по напряжению; по току; по мощности:
; ; .
Частотные свойства усилительных каскадов
С ростом частоты входного сигнала усилительные свойства транзистора (следовательно, и усилительного каскада) ухудшаются. Это проявляется в уменьшении усиления, падении выходной мощности и запаздывании выходного сигнала относительно входного. Параметры транзистора становятся зависимыми от частоты. Для количественной оценки частотных свойств транзистора введены следующие параметры:
- предельная частота передачи тока базы по схеме с ОЭ, это такая частота, на которой модуль коэффициента передачи тока базы уменьшается в раз относительно низкочастотного значения;
- предельная частота передачи тока эмиттера по схеме с ОБ, на которой модуль коэффициента передачи тока эмиттера уменьшается в раз относительно низкочастотного значения.
- граничная частота усиления тока базы по схеме с ОЭ, на которой
максимальная частота усиления по мощности: частота, на которой коэффициент усиления по мощности равен единице.
Из анализа частотных свойств транзисторов следует, что в схеме с ОЭ с ростом частоты усиление падает быстрее, чем в схеме с ОБ. Следовательно, схема ОЭ по частотным свойствам значительно уступает схеме с ОБ.
Частотные параметры усилителей можно определить экспериментально.
Сравнительная характеристика схем включения транзисторов
Включение транзисторов по схеме с ОЭ позволяет получить усиление как напряжения, так и тока. Коэффициент усиления по мощности при этом максимальный, однако, он сильно изменяется при изменении режима работы транзистора, температуры, замене экземпляра транзистора. Входное сопротивление каскада значительно выше, чем при включении по схеме с ОБ (для транзисторов малой мощности – до тысячи Ом). При увеличении сопротивления нагрузки (сопротивления последующего каскада) входное сопротивление уменьшается. Выходное сопротивление каскада по схеме с ОЭ меньше, чем по схеме с ОБ, и уменьшается при увеличении внутреннего сопротивления источника сигнала (выходного сопротивления предыдущего каскада). Коэффициент гармоник усилителя по схеме с ОЭ больше, чем при любых других включениях транзистора. Схема с ОЭ применяется особенно широко, так как имеет максимальный коэффициент усиления по мощности.
Включение транзисторов с ОБ позволяет достичь наибольшего входного сопротивления (до сотен кОм для маломощных транзисторов). Это сопротивление увеличивается при увеличении сопротивления нагрузки. Выходное сопротивление транзистора по схеме с ОБ наименьшее, чем по других схемах включения транзистора. Оно резко возрастает при увеличении внутреннего сопротивления источника сигнала. Коэффициент усиления напряжения при включения транзистора по схеме с ОБ меньше 1, коэффициент усиления тока больше, чем в схеме с ОЭ, и он сильно изменяется при изменении режима работы транзистора, температуры, замене экземпляра транзистора.
Включение транзисторов с ОК применяется в каскадах предварительного усиления, когда требуется большое входное сопротивление и малая входная емкость каскада.
Включение полевых транзисторов с ОИ позволяет достичь большего усиления мощности, чем при других схемах включения транзистора, и поэтому применяется чаще всего. Схема имеет большое входное сопротивление и сравнительно большую входную емкость, которая растет при увеличении коэффициента усиления.
Включение полевых транзисторов с ОС имеет наибольшее входное сопротивление и наименьшую входную емкость, которая полностью определяется емкостью сток-исток транзистора. Коэффициент усиления напряжения при включения транзистора по схеме с ОИ меньше 1.