Электроника / лабы / лаб5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА управления и информатики в технических системах

ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ЭЛЕКТРОНИКА – 1

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ № 5

«исследование усилителей на биполярных транзисторах»

Санкт-Петербург 2011

.

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
1	Функциональный генератор
2	Источник постоянного напряжения
3	Осциллограф
4	Транзистор
5	Резисторы
6	Емкости
7	Заземление

1. Методические указания

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

(1)

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

(2)

где r_к - сопротивление в цепи коллектора, которое определяется параллельным соединением сопротивления коллектора R_к и сопротивления нагрузки R_н,

, (3)

r_э - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, r_э = 25мВ/I_э.

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

(4)

Входное сопротивление усилителя по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения U_вх и входного тока I_вх

(5)

Входное сопротивление транзистора определяется по формуле:

Входное сопротивление усилителя по переменному току г_вх вычисляется как параллельное соединение сопротивлений R1 и R2:

Рисунок 1 Схема усилителя с общим эмиттером

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

3. Порядок проведения экспериментов

а). Собрать схему, изображенную на рис. 2. Установить на генераторе напряжение 10мВ 1кГц.

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

г). Подключить резистор RD между точкой U_вх (Uin) и конденсатором C1, разомкнув ключ [Space]. Включить схему. Измерить амплитуды входного U_вх и выходного U_вых (Uout) напряжения. Вычислить новое значение коэффициента усиления по напряжению по результатам измерений. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

д). Измерить входной ток I_вх. По значениям U_вх и I_вх вычислить входное сопротивление r_вх усилителя по переменному току. Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

е). По значению коэффициента усиления тока _DC, полученному в эксперименте 1 лабораторной работы № 4, и величине дифференциального эмиттерного сопротивления r_э вычислить входное сопротивление транзистора . Вычислить значение r_вх, используя значения сопротивлении R1, R2 и . Результаты записать в раздел "Результаты экспериментов".

ж). Замкнуть резистор RD между узлом U_вх 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 r_э и значению сопротивления R_э 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 синусоидального напряжения	Измерение
Коэффициент усиления усилителя по напряжению	Расчет по результатам измерений

в)

Ток эмиттера	Измерения
Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода rэ	Расчет
Коэффициент усиления усилителя по напряжению	Расчет по результатам измерений

г)

Амплитуда входного напряжения	Измерение
Амплитуда выходного напряжения	Измерение
Коэффициент усиления усилителя по напряжению	Расчет по результатам измерений

д)

Входной ток Iвх.	Измерения
Входное сопротивление усилителя rвх	Расчет

е)

Коэффициент передачи тока DC	Из Л/Р № 4 (эксперимент 1)
Сопротивление R1	Из схемы (рис. 2)
Сопротивление R2	Из схемы (рис. 2)
Входное сопротивление транзистора	Расчет
Входное сопротивление усилителя гвх	расчет

ж)

Амплитуда входного напряжения	Измерение
Амплитуда выходного напряжения	Измерение
Коэффициент усиления усилителя по напряжению	Расчет по результатам 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 ОЭ с сопротивлением в цепи эмиттера	Расчет по результатам измерений

к)

Коэффициент усиления усилителя по напряжению

Расчет по результатам 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 R_э на коэффициент усиления по напряжению усилителя?

10