Дисциплина: «Электроника и схемотехника»
Отчет по лабораторной работе №3
«Исследование транзисторного усилителя»
Выполнил
Студент 3 курса
группы 11-ББ-ИБ4
Калиниченко Иван
Проверил
к.т.н., профессор Тельнов Г.В.
Краснодар 2013
Цель работы:
1. Исследовать влияние параметров элементов схемы и обратных связей на работу усилительного каскада.
2. Определить коэффициенты усиления, форму АЧХ, ФЧХ и полосу пропускания усилительных каскадов на биполярных транзисторах.
3. Привить навыки моделирования, проведения научных исследовании и использования измерительных приборов для анализа режима работы усилительных каскадов.
Учебные вопросы:
1. Исследование свойств однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе и влияние обратных связей.
2. Исследование двухкаскадного усилителя.
1. Исследование свойств однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе и влияние обратных связей
Исследование режима работы и свойств однокаскадного усилителя
В новом окне программы Electronics Workbench соберем электрическую схему для исследования свойств однокаскадного усилителя, включенного по схеме с ОЭ, так как это показано на рисунке 1.1;
Рис. 1.1. Схема для исследования свойств однокаскадного усилителя, включенного по схеме с ОЭ
· Установим параметры элементов электрической схемы, как они приведены на рис. 1.1;
· Параметры подключенного ко входу транзисторного усилителя генератора амплитудно-модулированных колебаний установим: 
· Осциллограф подключим: к каналу А к выходу усилителя, канал В ко входу, проводники подключенные к каналам А и В обозначим разными цветами;
· Установим режим измерений для приборов, А1, А2, V1, V2, V3 по постоянному току (режим DC), а для приборов АЗ, A4 и A5 - по переменному току (режим АС);
Согласно рисунку 1.2. будем наблюдать осциллограммы входного и выходного напряжений однокаскадного усилителя, по которым определим амплитуды входного сигнала (на базе транзистора) и выходного сигнала (на коллекторе транзистора).
|
|
Рис. 1.2. Осциллограммы входного и выходного напряжений однокаскадного усилителя
Рассчитаем коэффициент усиления по напряжению однокаскадного усилителя по формуле:
Далее измерим переменные токи базы, коллектрора и эмиттера, а также параметры работы транзистора по постоянному току: ток делителя напряжения (А1,А2), постоянное напряжение на базе транзистора (V1), постоянное напряжение на коллекторе (V3) и эмиттере (V2) транзистора. Полученные результаты занесем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1. Результаты измерений
| Каскад | Режим работы по постоянному току | Режим работы по переменному току | |||||
| А1,(А) | А2,(А) | V1,(B) | V2,(B) | V3,(B) | А3,(А) | А4,(А) | А5,(А) |
| Без ОС | Положение ключей: К2, КЗ, К4 – разомкнуты | ||||||
| 0,017 | 0,016 | 1,6 | 0,7 | 24,7 | 0,00034 | 0,034 | 0,034 |
| При ОС | Положение ключей: К2 - замкнут, КЗ, К4 – разомкнуты | ||||||
| 0.017 | 0,016 | 1,6 | 0,7 | 24,7 | 0,00030 | 0,030 | 0,030 |
| Положение ключей: КЗ - замкнут, К2, К4 – разомкнуты | |||||||
| 0.017 | 0,0092 | 0,915 | 1,5 | 0,0046 | 0,003 | ||
| Положение ключей: К4 - замкнут, К2, КЗ – разомкнуты | |||||||
| 0,017 | 0,016 | 1,6 | 0,7 | 24,7 | 0,00035 | 0,035 | 0,034 |
| Положение ключей: К2 и КЗ- замкнут, К4 – разомкнут | |||||||
| 0,017 | 0,009 | 0,9 | 0,6 | 0,0046 | 0,009 | ||
| Положение ключей: К2 и К4- замкнут, К3 – разомкнут | |||||||
| 0,017 | 0,016 | 1,6 | 0,7 | 24,7 | 0,000327 | 0,033 | 0,031 |
При отсутствии ОС (закороченном положении ключа К3, RЭ = 0) форма входного и выходного напряжений усилителя будет иметь вид, представленный на рисунке 1.3.
|
|
Рис. 1.3. Осциллограммы входного и выходного напряжений однокаскадного усилителя
без ОС при RЭ = 0
Выключим схему, подключим ко входу усилителя вместо генератора АМ колебаний, генератор однофазной синусоидальной ЭДС с параметрами 
На экране осциллографа будем наблюдать зависимости входного и выходного напряжений, согласно рисунку 1.4.
|
|
Рис. 1.4. Осциллограммы входного и выходного напряжений однокаскадного усилителя при гармоническом входном сигнале
Далее, изменяя сопротивление резистора в цепи входного делителя, будем наблюдать формы входного и выходного сигналов, согласно рисункам 1.5, 1.6.
|
|
|
Рис. 1.5. Осциллограммы входного и выходного напряжений однокаскадного усилителя при измененном сопротивлении R2(R2 = 1000 Ом)
|
|
|
Рис. 1.6. Осциллограммы входного и выходного напряжений однокаскадного усилителя при измененном сопротивлении R2(R2 = 1500 Ом)
Анализируя графики 1.4, 1.5, 1.6 можно заметить, что с увеличением сопротивления R2, увеличивается амплитуда выходного сигнала. В связи со сменой сопротивления R2, увеличивается напряжение UБЭ, рабочая точка транзистора смещается вверх. При R2=1500 Ом, амплитуда выходного сигнала перестает расти, транзистор достигает режима насыщения.
Рассчитаем коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности:
Вывод:
В усилительных каскадах, собранных по схеме с общим эмиттером, обеспечивается усиление сигнала по напряжению, току и мощности. Такая схема инвертирует входной сигнал, что обеспечивает сравнительно высокие входное и выходное сопротивления. Разделительный конденсатор C1 препятствует связи по постоянному току источника входного сигнала с усилителем, что может вызвать нарушения работы транзистора по постоянному току. Второй разделительный конденсатор C2 служит для разделения входной коллекторной цепи от внешней нагрузки по постоянному току. Конденсатор C3 обеспечивает увеличение коэффициента усиления по напряжению, так как уменьшает амплитуду переменной составляющей напряжения на участке цепи с резистором R4. Таким образом, усиление основано на преобразовании электрической энергии источника постоянной ЭДС в энергию выходного сигнала за счет изменения сопротивления транзистора по закону, задаваемому входным сигналом. Основной недостаток – сильная зависимость режима работы каскада от температуры.