САЭУ - ЛР4 (методичка)

Московский технический университет связи и информатики.

Лабораторная работа № 4

Исследование эмиттерного повторителя по курсу

усилительные устройства.

Москва 2012

1. Цель работы.

Изучение и сопоставление между собой свойств эмиттерного повторителя (каскада с общим коллектором, ОК) и резисторного усилителя (каскада с общим эмиттером, ОЭ).

2. Задание для расчётной части.

При расчёте необходимо найти:

1. коэффициенты усиления по напряжению в области средних частот ;

2. активную и емкостную составляющие входного и выходного сопротивления транзистора

3. нижние, , и верхние, , граничные частоты для входной цепи исследуемых каскадов по уровню -3дБ для нормированного сквозного коэффициента усиления напряжения

4. нижние, , и верхние, , граничные частоты для выходной цепи исследуемых каскадов по уровню -3дБ для нормированного коэффициента усиления напряжения

Расчётные формулы.

.

Формулы для нахождения верхних и нижних частот входных цепей с ОЭ и ОК в области НЧ и ВЧ (с использованием упрощённых эквивалентных схем, полученных после преобразований полных эквивалентных схем каскадов с ОЭ и Ок):

Эквивалентная схема с ОЭ и ОК (отличаются величиной ) в области НЧ

Эквивалентная схема с ОЭ и ОК в области ВЧ

Формулы для нахождения верхних и нижних частот выходных цепей с ОЭ и ОК в области НЧ и ВЧ (с использованием упрощённых эквивалентных схем, полученных после преобразований полных эквивалентных схем каскадов с ОЭ и Ок):

Эквивалентная схема с ОЭ и ОК в области НЧ

Эквивалентная схема с ОЭ и ОК в области ВЧ

Принципиальная схема.

Исходные данные для расчета.

- эквивалентное внутреннее сопротивление источника сигнала ;

- постоянный ток

Параметры транзистора КТ326В:

- объемное сопротивление базы Ом;

- статический коэффициент усиления по току ;

- емкость коллекторного перехода пФ;

- частота единичного усиления МГц;

- выходная проводимость мкСм.

3. Задание для экспериментальной части.

Для компьютерных моделей резисторного каскада при включении транзистора по схеме с ОЭ-усилитля и с ОК-эмиттерного повторителя:

1. Получить амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) сквозного коэффициента усиления и коэффициента усиления по напряжению с учётом влияния входной цепи на верхних частотах. Оценить по этим значениям ;

2. Получить АЧХ с учётом влияния выходных цепей в области верхних частот (ВЧ). Оценить по этим значениям ;

3. Получить АЧХ с учётом влияния входных цепей в области нижних частот (НЧ). Оценить по этим значениям ;

4. Получить АЧХ с учётом влияния выходных цепей в области нижних частот (НЧ). Оценить по этим значениям .

4. Описание принципиальной схемы.

При вводе транзистора PNP типа, которого нет в списке компонентов, необходимо выполнить команду Components в меню главного окна и на дополнительном меню, разворачивающемся вправо, выбрать Analog primitives из предлагаемого списка устройств выбрать Active Devices, а затем, на закладке активных компонентов – PNP. Поскольку в библиотеке MC8 нет отечественных транзисторов, необходимо ввести параметры модели транзистора KT326B в подсвеченных окнах, нажав предварительно кнопку New:

IS=16.64F, BF=99.06, NF=1, VAF=115, IKF=0.675, ISE=54.12P, NE=2.527, VAR=63, IKR=0.52, ISC=12.5F, NC=2, NK=0.5, RE=0, RB=52.4, RC=1.85, CJE=3.375P, VJE=0.75, MJE=0.35, CJC=4.089P, VJC=0.69, MJC=0.33; FC=0.5, TF=160.2P, XTF=2, VTF=10, ITF=0.1, PTF=0, TR=40.04N, EG= 1.11, XTB=1.5, XTI=3, остальные параметры транзистора принимаются по умолчанию.

Параметры источников питания V2 и V3 принять согласно следующим рисункам.

Вход в режим анализа частотных характеристик предваряется выбором узлов на принципиальной схеме, в которых будут оцениваться абсолютные или относительные значения амплитуды напряжения в зависимости от частоты и последующего входа в меню Analysis с выбором подменю AC. Для анализа влияния на частотные свойства вых. цепей в области ВЧ выбирают следующие параметры: частотная область анализа от 1МГц до 10 ГГц (Frequency Range), при нормальной температуре (27 град.), без учёта влияния шумов на входе. Результаты анализа обеих схем представляются на двух отдельных графиках (P) с логарифмическим законом изменения частоты (F) по оси абсцисс (XExpression) и величиной коэффициента усиления (выбор узлов) по оси ординат (YExpression) (как показано на следующем рисунке).

Активизируя кнопку Cursor Mode, получаем максимальное и граничное значения коэффициента усиления в предъявляемой области частот, что позволит перейти к семейству нормированных кривых обоих устройств. Получение нормированных характеристик возможно нажатием кнопки AC на выпадающем подменю выбрать строку Limits (горячая клавиша F9). На ниспадающем меню необходимо ввести параметры в соответствии со следующим рисунком:

Нормировка производится относительно максимального значения. Перевод курсора из одной системы координат в другую и нажатие левой кнопки мыши позволяет определить максимальные значения коэффициента усиления для эмиттерного повторителя. Максимальное значение нормированного коэффициента усиления: 1МГц. Для определения граничной частот с помощью пиктограммы Go To Y и на закладке Value с казанным уровнем 0.707 необходимо зафиксировать значение частоты.

Методика изучения влияния выходных цепей на частотные свойства каскадов аналогична, изложенной выше. Это же относится к выбору пределов исследования по частоте и коэффициенту усиления.

Исследование влияния входных и выходных цепей на частотные свойства каскадов с ОЭ и ОК в области НЧ проводятся по описанной ранее методике. На основе коэффициента передачи по напряжению или сквозного коэффициента передачи выбираются номера узлов в окне главного меню AC, пределы анализа (AC Analysis Limits) соответственно рисунку:

Определив на каждом из графиков значение коэффициента усиления, проводят их нормирование и после ввода новой таблицы пределов анализа (следующий рисунок), получают нормированные частотные характеристики коэффициента передачи резисторного каскада при включении транзистора по схеме с ОЭ и ОК.

Активизировав пиктограмму Cursor Mod в окне графиков проводим измерение значения для схемы с ОЭ и для схемы с ОК. Подобные измерения производят для сквозного коэффициента передачи.

Аналогичные измерения проводят для схем, учитывающих влияние выходных цепей на частотные свойства каскадов с ОЭ и ОК в области НЧ.Значения пределов по частоте и коэффициенту усиления выбираются как для предыдущей схемы в области НЧ.

В завершении работы необходимо сравнить результаты предварительного расчёта и машинного моделирования, сделать выводы о степени совпадения результатов, заполнив таблицу.

Способ включе-ния транзис-тора	Влияющая цепь								Коэффициент усиления на средней частоте fср
	Входная				Выходная
	fн		fв		fн		fв
	Расчёт.	Экспер	Расчёт.	Экспер	Расчёт.	Экспер	Расчёт.	Экспер
ОЭ									По напряжению К
ОК
ОЭ									По ЭДС К^*
ОК