27

Министерство образования Российской Федерации

Томский межвузовский центр дистанционного образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

Лабораторная работа № 2

по дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств»

(Учебное пособие «Аналоговые электронные устройства»,

автор Красько А.С., 2000г.)

Выполнил:

студент ТМЦДО

2005г

Содержание

Цель работы .…………………………………………………………..3

1 Исследование влияние С_н на АЧХ каскада …………………………3

2 Исследование влияние С_н на ПХ каскада.…………………..……….7

3. Исследование влияние R_н на АЧХ и ПХ каскада ………………….10

4. Исследование влияние C_р1, C_р2 и С_э на АЧХ и ПХ каскада ……. 14

5. Определение АЧХ каскада на ПТ, работающего в качестве

промежуточного …………………………………………………….23

6. Определение АХ каскада ……………………………………………25

Цель работы: исследование влияния элементов схемы резисторного каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером на его характеристики.

Схема каскада приведена ниже.

1. Исследование влияние С_н на АЧХ каскада. Для проведения эксперимента создаем виртуальный лабораторный макет, показанный на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Схема лабораторного макета

Исходные установки приборов показаны на рисунке 1.2.

Подадим на вход каскада гармонический сигнал. Снимем АЧХ при исходных номиналах элементов, указанных на рисунке 1.2. Для снятия АЧХ используем плоттер, зафиксировав значения К₀, f_н и f_в при уровне частотных искажений 3дБ.

Рисунок 1.2 Начальные установки приборов

Увеличим на порядок номинал С_н и вновь снимем АЧХ, определив значения К₀, f_н и f_в (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 АЧХ при увеличении C_Н

Результаты измерений К₀, f_н и f_в помещены в таблицу 1.1.

Таблица 1 Результаты эксперимента п.1

Значение параметра  Условия эксперимента 	К0, дБ	fн, Гц	fв, мГц
СН=100 пФ, кривая 1 на рисунке 1.4	35,8	463	8,07
СН=1000 пФ, кривая 2 на рисунке 1.4	35,8	463	0,861

Совмещенные графики АЧХ показаны на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 Совмещенные графики АЧХ

Выводы по данному пункту работы. Поведение АЧХ в области ВЧ схемы резисторного каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером определяется влиянием инерционности транзистора и емкости .

Выражение для коэффициента передачи каскада в области ВЧ:

.

- постоянная времени каскада в области ВЧ определяется, как:

.

Следовательно, при увеличении емкости нагрузки, увеличивается постоянная времени каскада в области ВЧ, уменьшается верхняя граничная частота и коэффициент передачи каскада в области ВЧ.

Незначительное снижение коэффициент передачи каскада в области СЧ при увеличении емкости нагрузки вызвано, видимо уменьшением активного сопротивления конденсатора, которое в свою очередь уменьшает значение

В результате в области СЧ получим .

2. Исследование влияние Сн на пх каскада. Для проведения эксперимента создаем виртуальный лабораторный макет, показанный на рисунке 1.1.

П одадим на вход каскада импульсный сигнал (переключив вид сигнала генератора на «меандр» в настройках генератора). Снимем ПХ при исходных номиналах элементов, указанных на рисунке 1.1. Для снятия ПХ используем осциллограф в режиме Expand (рисунок 2.1), определим значения К₀,  и t_у.

Рисунок 2.1 Выходной сигнал при С_Н=100 рF.

Увеличим на порядок номинал С_н и вновь снимем ПХ (рисунок 2.2), определим значения К₀,  и t_у.

Рисунок 2.2 Выходной сигнал при С_Н=1000 рF.

Результаты измерений К₀,  и t_у помещены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Результаты эксперимента

Значение параметра  Условия эксперимента 	К0, дБ		ty, c
СН=100 пФ, кривая 2 на рисунке 2.3	35,8	0,22	9,25·10^-8
СН=1000 пФ, кривая 3 на рисунке 2.3	35,8	0,22	3,12·10^-7

Совмещенные графики ПХ приведены на рисунке 2.3, где 1 – входной сигнал, 2 – выходной сигнал при С_н=100 pF, 3 – выходной сигнал при С_н=1000 pF.

Рисунок 2.3 Выходные сигналы при различных значениях С_Н.

Выводы по данному пункту работы. Результаты эксперимента объясняются возрастанием влияния С_Н на постоянную времени нагрузки _В, которая, в свою очередь влияет на постоянную времени всего каскада в области ВЧ. При увеличении номинала С_Н , постоянная времени каскада также увеличивается. Соответственно возрастают искажения фронта прямоугольного импульса

что отчетливо видно при совмещении выходных сигналов на рисунке 2.3, и по увеличению значению параметра t_у – времени нарастания амплитуды импульса от 0,1U_m до 0,9U_m.

3. Исследование влияние Rн на ачх и пх каскада. Для проведения эксперимента создаем виртуальный лабораторный макет, показанный на рисунке 1.1.

Подадим на вход каскада гармонический сигнал. Снимем АЧХ при исходных номиналах элементов, указанных на рисунке 1.2. Для снятия АЧХ используем плоттер, зафиксировав значения К₀, f_н и f_в при уровне частотных искажений 3дБ.

Уменьшим на порядок номинал R_н и вновь снимем АЧХ, определив значения К₀, f_н и f_в (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 АЧХ при уменьшении на порядок номинала R_н

Результаты измерений К₀, f_н и f_в помещены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Результаты эксперимента

Значение параметра  Условия эксперимента 	К0, дБ	fн, Гц	fв, мГц
R=2 кОм, кривая 1 на рисунке 3.2	35,8	465	8,07
R=200 Ом, кривая 2 на рисунке 3.2	30,6	670	14,3

С овмещенные графики АЧХ показаны на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Совмещенные графики АЧХ

Подадим на вход каскада импульсный сигнал (переключив вид сигнала генератора на «меандр» в настройках генератора). Снимем ПХ при исходных номиналах элементов, указанных на рисунке 1.1. Для снятия ПХ используем осциллограф в режиме Expand (рисунок 3.3), определим значения К₀,  и t_у.

Рисунок 3.3 Выходной сигнал при R_Н=2 кОм.

У меньшим на порядок номинал R_н и вновь снимем ПХ, определив значения К₀, f_н и f_в (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 Выходной сигнал при R_Н=200 Ом.

Результаты измерений К₀,  и t_у помещены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 Результаты эксперимента

Значение параметра  Условия эксперимента 	К0, дБ		ty, c
R=2 кОм, кривая 2 На рисунке 3.5	35,8	0,22	9,25·10^-8
R=200 Ом, кривая 3 на рисунке 3.5	30,6	0,35	1·10^-7

Совмещенные графики ПХ приведены на рисунке 3.5, где 1 – входной сигнал, 2 – выходной сигнал при R_н=2 кОм, 3 – выходной сигнал при R_н=200 Ом.

Рисунок 3.3 Выходные сигналы при различных значениях R_Н.

Выводы по данному пункту работы. Результаты эксперимента объясняются возрастанием шунтирующих свойств R_Н, и влиянием нагрузки на коэффициент передачи и постоянную времени каскада. При уменьшении номинала R_Н, сильнее шунтируется нагрузка каскада, коэффициент передачи уменьшается со сдвигом частоты в низкочастотный диапазон.

, ,

Постоянная времени каскада в области ВЧ и НЧ также уменьшается.

,

где - постоянная времени транзистора ;

- постоянная времени выходной цепи транзистора:

;

- постоянная времени нагрузки:

.

.

Соответственно увеличиваются граничные частоты каскада:

,

Возрастают искажения плоской вершины прямоугольного импульса, но несколько уменьшаются искажения фронта:

, .

Это отчетливо видно при совмещении выходных сигналов на рисунке 3.3, и по данным таблицы 3.2.