Лабораторная работа №3. Однокаскадный усилитель

Лабораторная работа N3 Однокаскадный усилитель

Цель работы:

Ознакомиться с характеристиками транзистора и схемой однокаскадного усилителя низкой частоты. Подготовка к лабораторной работе 1. Какие вы знаете типы усилителей? 2. Какие бывают виды транзисторов? 3. За счет чего происходит усиление выходного сигнала? 4. Какие основные характеристики имеет усилитель на транзисторе? 5. В каких пределах берется напряжение источника современных усилительных каскадов? Описание испытательной панели лабораторной установки. Лабораторная работа выполняется на стенде с использованием транзисторного усилителя низкой частоты, собранный по схеме с общим эмиттером (см. рис.1).

Рис.1 Испытательная панель лабораторного стенда.

Питание усилителя осуществляется от источника постоянного напряжения Ек=12В. Сигнал на вход усилителя подается от генератора низкой частоты (ГН). На испытательной панели имеются три кнопки, включающие в цепь резисторы и конденсаторы, имеющие определенные параметры. В работе также используется электронный милливольтметр и осциллограф, предназначенные для снятия напряжения входных и выходных сигналов испытуемой схемы. Описание кнопок: 1 - Rэ, 2 - Свых , 3 - Rнаг. Методика выполнения лабораторной работы на стенде. На вход усилителя подключить генератор низкой частоты. Параллельно к нему подключить милливольтметр, который будет показывать напряжение входного сигнала генератора. Вольтметр замкнуть накоротко и определить статическую ошибку. Осциллограф подключить на выход схемы. Настройки осциллографа: первоначально можно установить чувствительность левого канала осциллографа - 10 мВ/дел., а правого канала - 1 B/дел, установить время - 0.02 mсек/дел. Установить частоту генератора ~ 104 Гц для получения характерной картины сигнала на осциллографе (синусоида). Затем, вращая ручку генератора, определить напряжение Umax, при котором появляются нелинейные искажения на осциллографе. Установить входное напряжение Uвх=0.8*Umax. Снять частотную характеристику усилителя Uвых=f(Uвх) (снимая значения напряжения на входе Uвх и выходе Uвых при помощи электронного вольтметра), изменяя ступенями частоту входного сигнала n=10к, где К=1,2,....7 . Затем подсчитать Ку и в интервалах его резкого изменения взять еще 2-3 точки, для того, чтобы картина зависимости изменения Ку=Uвых/Uвх была наиболее полной. Одновременно по экрану осциллографа необходимо следить за искажениями выходного напряжения усилителя (отличием его формы от синусоидальной). Если происходит искажение сигнала, то надо изменить амплитуду напряжения на генераторе. Зарисовать несколько осциллограмм при различных частотах так, чтобы был понятен характер изменения картины на осциллографе. Результаты измерений занести в таблицу 1. Таблица 1. Зависимость коэффициента усиления Ku от частоты.

№	Частота V, [Гц]	Uвх, [B]	Uвых, [B]	Ku = Uвых / Uвх
1
2
......

Построить график зависимости Ку(n) в логарифмической системе координат . По оси Y значения Ку, а по оси Х десятичный логарифм частоты. Методика выполнения лабораторной работы на компьютере.

Рис.2

1. Собрать схему усилителя с заданным преподавателем типом транзистора (рис.2). 2. В качестве источника сигнала использовать источник синусоидального напряжения. 3. Определить с помощью осциллографа, при каком максимальном входном напряжении на генераторе появляются нелинейные искажения на выходе. 4. При постоянном Uвх = 0.8 Uвх MAX снять частотную характеристику усилителя Uвых=f(Uвх) (снимая значения напряжения на входе Uвх и выходе Uвых), изменяя частоту входного сигнала (для этого щелкните мышкой на генератор и в появившейся таблице выберите нужную частоту) от 1Hz до 1 GHz, изменяя ступенями частоту входного сигнала n=10к, где К=0,1,....9 . Затем подсчитать Ку и в интервалах его резкого изменения взять еще 2-3 точки, для того, чтобы картина зависимости изменения Ку=Uвых/Uвх была наиболее полной. 5. Построить график зависимости Kу(n) в логарифмической системе координат (см. выше). 6. Построить амплитудную характеристику усилителя на указанной преподавателем частоте, изменяя Uвх (щелкнув мышкой по генератору и в появившейся таблице поставить заданную частоту n и напряжение Uвх в диапазоне 0-100мВ). 7. Рассчитать коэффициент усиления по напряжению Ку=Uвых/Uвх на линейном участке характеристики. 8. Занести данные в табл. 2.

Uвх, [B]	Uвых, [B]	Ku = Uвых / Uвх

Табл.2.

Построить график зависимости .Ku(w) Подключить к схеме плоттер (Bode Plotter), получить графики Ку от частоты на плоттере (их нужно получить при различных значениях Rк, Rн, Свх, Свых на частотах от 1 Hz до 1 GHz) и зарисовать. На основе полученных графиков объяснить необходимость включения в схему усилителя каждого из выше перечисленных элементов. Обработка результатов 1. В результате опытов требуется начертить два графика зависимости Ку(n), полученные на стенде и на компьютере, в одной системе координат. 2. Объяснить характер полученных графиков. 3. Обосновать различие в результатах работы на стенде и на компьютере. 4. Сделать выводы о работе транзисторных усилителей на основе полученных данных.

Контрольные вопросы:

1) Укажите преимущества и недостатки двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным. 2) Нарисуйте осцилограммы напряжения на нагрузочном резисторе при одно- и двухполупериодном выпрямлении. 3) Как изменится напряжение на нагрузочном резисторе выпрямителя без фильтра, если параллельно подключить конденсатор достаточно большой емкости? 4) Как изменится коэффициент пульсации, если увеличить емкость фильтра C? 5) Как изменится коэффициент пульсации, если уменьшить сопротивление нагрузочного резистора? 6) С какой целью применяются дифференцирующие и интегрирующие цепи ? 7) Почему при прохождении через фильтр изменяется форма сигнала ? 8) Объяснить характер полученных графиков КУ (n). 9) При каких значениях коэффициента усиления КУ происходит ослабление сигнала ? 10) Каково практическое применение электрических фильтров ? 11) В чем состоит принцип действия полупроводникового триода? 12) Какое условное обозначение соответствует транзистору p-n-p типа? 13) Чем определяется допустимое значение мощности, рассеиваемой коллектором транзистора? 14) На какой переход транзистора в усилителе по схеме с общим эмиттером подается управляющее напряжение? 15) Чем определяеятся минимальная величина напряжения сигнала, подаваемого на вход усилителя? 16) Как осуществляется в усилителе температурная стабилизация режима работы транзистора? 17) Каковы причины искажений выходного напряжения при сильном входном сигнале? 18) Какими причинами вызван завал частотной характеристики усилителя в области низких и высоких частот?