Электроника / лабы pdf / лаб5

Лабораторная работа № 5

РАБОТА ТРАНЗИСТОРНОГО КАСКАДА В РЕЖИМЕ МАЛОГО СИГНАЛА.

Цель лабораторной работы:

1.Исследование коэффициента усиления по напряжению в усилителях с общим эмиттером (ОЭ).

2.Определение фазового сдвига сигналов в усилителях.

3.Исследование влияния входного сопротивления усилителя на коэффициент усиления по напряжению.

4.Анализ влияния нагрузки усилителя на коэффициент усиления по напряжению.

5.Исследование влияния разделительного конденсатора на усиление переменного сигнала.

6.Анализ влияния сопротивления Rэ в цепи эмиттера на коэффициент усиления по напряжению.

Приборы и элементы:

№	Название	Изображение
		XFG1
1	Функциональный генератор
2		V1
	Источник постоянного напряжения	12V

		XSC1
3	Осциллограф	G
	A	T
		B
		Q1
4	Транзистор	2N3904
5		R1
	Резисторы
	1kohm
		C1
6	Емкости
		1uF
7	Заземление

1. Методические указания

Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением амплитуд выходного синусоидального напряжения к входному:

	K у	=	U	вых	(1)
			Uвх

Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОЭ приближенно равен отношению сопротивления в цепи коллектора rк к сопротивлению в цепи эмиттера rэ:

K у = rк	(2)
	rэ

где rк - сопротивление в цепи коллектора, которое определяется параллельным соединением сопротивления коллектора Rк и сопротивления нагрузки Rн,

r =	R к × R н		,
к	R к	+ R н

rэ - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, rэ = 25мВ/Iэ.

Для усилителя с сопротивлением Rэ в цепи эмиттера коэффициент усиления равен:

	K у	=		rк
			rэ	+ R Э

(3)

(4)

Входное сопротивление усилителя по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения Uвх и входного тока Iвх

	rвх	=	Uвх		(5)
			Iвх
	Входное сопротивление транзистора ri определяется по формуле: ri				= brэ
	Входное сопротивление усилителя по переменному току гвх вычисляется как
	параллельное соединение сопротивлений ri	R1 и R2:

Рисунок 1 Схема усилителя с общим эмиттером

	rвх	=	R1 + R2		+ ri
			R1	× R2	× ri

Значение дифференциального выходного сопротивления схемы находится по напряжению Uxx холостого хода на выходе усилителя, которое может быть измерено как падение напряжения на сопротивлении нагрузки, превышающем 200кОм, и по напряжению Uвых, измеренному для сопротивления нагрузки RL=2кОм,

rвых = R н (U хх - Uвых )

Uвых

3.Порядок проведения экспериментов

3.1Эксперимент 1. Исследование каскада с общим эмиттером в области малого сигнала.

а) Собрать схему, изображенную на рис. 2. Установить на генераторе напряжение 10мВ

1кГц.

					XSC1
						G
					A	T
						B
XFG1		R2	Rk
	RD	10kohm	2kohm
						Ek
				C2
	1kohm				U out	19V
	J1
		C1	Q1	1uF
			2N3904		RL
U in	Key = Space				1kohm
		1uF
		R1
		2kohm	Re
				C3
			660ohm
				440uF
					XBP1
					in	out

Рисунок 2. Схема для исследования усилительного каскада с общим эмиттером в области малого сигнала

б) Включить схему. Для установившегося режима в раздел "Результаты экспериментов"

записать результаты измерений амплитуд входного и выходного напряжений, разности фаз входного и выходного синусоидальных сигналов (разность фаз можно определить при помощи Воде-плоттера). По результатам измерений амплитуд входного и выходного

синусоидальных напряжений, вычислить коэффициент усиления усилителя по напряжению. Результат записать в раздел "Результаты экспериментов".

в) Для схемы на рисунке определить ток эмиттера (с помощью амперметра). По его значению вычислить дифференциальное сопротивление rэ эмиттерного перехода.

Используя найденное значение, вычислить коэффициент усиления каскада по напряжению. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

г) Подключить резистор RD между точкой Uвх (Uin) и конденсатором C1, разомкнув ключ

[Space]. Включить схему. Измерить амплитуды входного Uвх и выходного Uвых (Uout)

напряжения. Вычислить новое значение коэффициента усиления по напряжению по результатам измерений. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

д) Измерить входной ток Iвх. По значениям Uвх и Iвх вычислить входное сопротивление rвх

усилителя по переменному току. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

е) По значению коэффициента усиления тока βDC, полученному в эксперименте 1

лабораторной работы № 4, и величине дифференциального эмиттерного сопротивления rэ

вычислить входное сопротивление транзистора ri . Вычислить значение rвх, используя значения сопротивлении R1, R2 и ri . Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

ж) Замкнуть резистор RD между узлом Uвх и конденсатором C1, замкнув ключ [Space].

Установить номинал резистора RL 2 кОм. Затем включить схему и измерить амплитуды входного и выходного синусоидального напряжения. Используя результаты измерений,

вычислить новое значение коэффициента усиления по напряжению. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

з) Используя результаты измерений амплитуды выходного синусоидального напряжения в пункте б) и пункте ж), и значение сопротивления нагрузки RL=2 кОм вычислить выходное сопротивление усилителя. Результат записать в раздел "Результаты экспериментов".

и) Установить номинал резистора RL 200 кОм. На осциллографе установить масштаб для входа 10 мВ/дел. Убрать шунтирующий конденсатор С3 и включить схему. Измерить амплитуды входного и выходного синусоидального напряжения. По результатам измерений вычислить значение коэффициента усиления по напряжению каскада с ОЭ с

сопротивлением в цепи эмиттера. Записать результаты в раздел "Результаты экспериментов".

к) По величине сопротивления rэ и значению сопротивления Rэ вычислить значение коэффициента усиления усилителя с ОЭ с сопротивлением в цепи эмиттера по напряжению.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Исследование каскада с общим эмиттером в области малого сигнала.

б)

Амплитуда входного напряжения	Измерение
Амплитуда выходного напряжения	Измерение
Разность фаз входного и выходного	Измерение
синусоидального напряжения
Коэффициент усиления усилителя по	Расчет по результатам
напряжению	измерений
в)
Ток эмиттера	Измерения
Дифференциальное сопротивление	Расчет
эмиттерного перехода rэ
Коэффициент усиления усилителя по	Расчет по результатам
напряжению	измерений
г)
Амплитуда входного напряжения	Измерение
Амплитуда выходного напряжения	Измерение
Коэффициент усиления усилителя по	Расчет по результатам
напряжению	измерений

д)

Входной ток Iвх.	Измерения

Входное сопротивление усилителя rвх	Расчет
е)
Коэффициент передачи тока βDC	Из Л/Р № 4
	(эксперимент 1)
Сопротивление R1	Из схемы (рис. 2)
Сопротивление R2	Из схемы (рис. 2)
Входное сопротивление транзистора ri	Расчет
Входное сопротивление усилителя гвх	расчет
ж)
Амплитуда входного напряжения	Измерение
Амплитуда выходного напряжения	Измерение
Коэффициент усиления усилителя по	Расчет по результатам
напряжению	измерений
з)
Амплитуда напряжения холостого хода	Измерение при
	RL=200кОм
Амплитуда выходного напряжения	Измерение при
	RL=2кОм
Сопротивление нагрузки	Измерение
Выходное сопротивление усилителя гвых	Расчет
и)
Амплитуда входного напряжения		Измерение
Амплитуда выходного напряжения		Измерение
Коэффициент усиления по напряжению усилителя с		Расчет по результатам
ОЭ с сопротивлением в цепи эмиттера		измерений

к)

Коэффициент усиления усилителя по	Расчет по результатам
напряжению	измерений

4.Контрольные вопросы

1.Каково отличие практического и теоретического значений коэффициента усиления по напряжению?

2.Какова разность фаз между входным и выходным синусоидальными сигналами в усилителе с ОЭ?

3.Как влияет входное сопротивление на коэффициент усиления по напряжению?

4.Как определяется входное сопротивление усилителя?

5.Как определяется выходное сопротивление усилителя?

6.Что такое напряжение холостого хода в усилительном каскаде?

7.Какое влияние оказывает понижение сопротивления нагрузки на коэффициент усиления по напряжению?

8.Как влияет сопротивление Rэ на коэффициент усиления по напряжению усилителя?