2. Расчет параметров элементов усилительного каскада с оэ
2.1 Расчет резистивных элементов каскада
2.1.1. Определение тока делителя в режиме покоя
2.1.2. Определение суммарного сопротивления, задающего режим покоя.
2.1.3 Определение напряжения на сопротивлении Rэ.
2.1.4. Определение значения резистивных элементов (в соответствии с рядом номиналов сопротивлений Е24).
В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что
В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что
В соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что
2.2. Расчет емкостных элементов каскада.
2.2.1. Определение емкости конденсатора, шунтирующей сопротивление Rэ по переменному току.
В соответствии с рядом значений Е24 получим, что Сэ = 24 мкФ. 2.2.2. Определение емкостей разделительных конденсаторов.
В соответствии с рядом значений Е24 получим, что Ср1 = Ср2 = 9 мкФ. 2.3. Используя найденные параметры элементов, соберем схему 3 усилительного каскада на биполярном транзисторе BSX20, выполненном по схеме с общим эмиттером. R1 заменим реостатом с номинальным сопротивлением равным 2·R1=13,6 кОм, в соответствии с рядом значений сопротивлений Е24 получим, что 2·R1=13 кОм. Установим Uвх = 0 (условие, при котором входной сигнал отсутствует) и будем добиваться режима покоя (, Uбэп), изменяя сопротивление переменного резистора R1.
Схема 3. Усилительный каскад на биполярном транзисторе BSX20 с ОЭ в режиме покоя
Подстроенное значение R1=6,37 кОм
3. Определение параметров усилительного каскада.
3.1. Измерим входное сопротивление усилительного каскада на биполярном транзисторе BSX20, выполненном по схеме с общим эмиттером. Для этого сначала подадим на вход схемы 3 сигнал 5 мВ при fср=10 кГц и снимем значения Uвх и Uвых (схема 4).
Схема 4. Усилительный каскад на биполярном транзисторе BSX20 с ОЭ в режиме холостого хода
Входное напряжение усилительного каскада Uвх=4,031 мВ
Выходное напряжение усилительного каскада Uвых=236,8 мВ
Затем во входную цепь схемы 4 добавим последовательно переменный резистор и будем изменять его сопротивление до значения, при котором вольтметр, установленный во входной цепи каскада, покажет значение U = Uвх/2.
Схема 5. Измерение входного сопротивления
Полученное значение переменного сопротивления и будет равно входному сопротивлению усилителя: Rвх=510 Ом.
3.2. Определим выходное сопротивление усилительного каскада. Для этого установим в выходную цепь каскада переменный резистор и будем изменять его сопротивление до значения, при котором вольтметр, установленный в выходной цепи каскада, покажет значение напряжения U = Uвых/2 (схема 6).
Схема 6. Измерение выходного сопротивления
Полученное значение переменного сопротивления и будет равно выходному сопротивлению усилителя: Rвых=610 Ом.
3.3. По показаниям вольтметров и амперметров, расположенных во входной и в выходной цепях каскада, включенного в режиме согласования (схема 6), найдем значения коэффициентов усиления каскада:
- коэффициент усиления по мощности
Рассчитаем входное и выходное сопротивление, а также коэффициенты усиления через h – параметры транзистора BSX20.
3.4. Построим амплитудно-частотную характеристику усилительного каскада, собранного на транзисторе BSX20 по схеме с ОЭ. По графику определим максимальное значение коэффициента усиления по напряжению по напряжению и полосу пропускания Δf.
– максимальное значение коэффициента усиления по напряжению
граничные значения коэффициентов усиления по напряжению
Полоса пропускания:
Δf = fв – fн = 4,536 МГц – 541,116 кГц = 4,022 МГц
Вывод: я закрепила практические навыки расчета и измерения технических характеристик усилительных каскадов путем расчета усилительного каскада на биполярном транзисторе BSX20, выполненном по схеме с общим эмиттером.
В ходе работы были сняты и построены входные и выходные характеристики биполярного транзистора BSX20, выполненного по схеме с общим эмиттером, рассчитаны h – параметров транзистора (h11э=880 Ом, h12э=17,7·10-3, h21э=50, h22э=26·10-6 См), также были рассчитаны элементы усилительного каскада и смоделирована схема в программе Electronics Workbench.
Определив основные технические показатели и характеристики усилительного каскада и смоделировав схему, я получила следующие характеристики каскада: входное сопротивление усилителя Rвх=510 Ом (теоретически сотни Ом – единицы кОм), выходное сопротивление усилителя Rвых=610 Ом (теоретически сотни Ом – единицы кОм), коэффициенты усиления по напряжению и по току – (теоретически десятки-сотни); (теоретически десятки-сотни), коэффициент усиления по мощности – (теоретически сотни-десятки тысяч).
Построив АЧХ усилительного каскада, я измерила полосу пропускания, она получилась равной: Δf = fв – fн = 4,022 МГц.