«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ДГТУ)
Кафедра «Приборостроение»
Лабораторная работа
«Исследование работы транзисторных каскадов»
Выполнила
студент гр. ПБС 31
Голованова Ирина
Проверил:
г. Ростов - на - Дону
2014 г
Рис. Схематическое представление работы усилителя.
Принцип построения главных цепей усилительных каскадов один и тот же, он показан на примере структурной схемы на рисунке 5.1, а.
Основными элементами каскада являются управляемый элемент УЭ, функцию которого выполняет биполярный (полевой) транзистор и резистор R. Совместно с напряжением питания Е эти элементы образуют выходную цепь каскада. Усиливаемый сигнал Uвх, принятый на рисунке для простоты синусоидальным, подается на вход УЭ. Выходной сигнал Uвых снимается с выхода УЭ или с резистора R. Он создается в результате изменения сопротивления УЭ и, следовательно, тока i в выходной цепи под воздействием входного напряжения. Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения Е в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления управляемого элемента (Rк) по закону, задаваемому входным сигналом. Для увеличения коэффициента усиления необходимо увеличить Rк, но есть ограничения.
Переменный ток и напряжение выходной цепи (пропорциональные току и напряжению входного сигнала) следует рассматривать как переменные составляющие суммарных тока и напряжения, накладывающиеся на их постоянные составляющие IП и UП и. Связь между постоянными и переменными составляющими должна быть такой, чтобы амплитудные значения переменных составляющих не превышали постоянных составляющих. Если эти условия не будут выполняться, ток i в выходной цепи на отдельных интервалах будет равен нулю, что приведет к искажению формы выходного сигнала. Таким образом, для обеспечения работы усилительного каскада при переменном входном сигнале в его выходной цепи должны быть созданы постоянные составляющие тока IП и напряжения UП. Задачу решают путем подачи во входную цепь каскада помимо усиливаемого сигнала соответствующего постоянного напряжения UВХП (или задания соответствующего постоянного входного тока IВХП). Постоянные составляющие тока и напряжения определяют так называемый режим покоя усилительного каскада. Параметры режима покоя по входной цепи (IВХП, UВХП) и по выходной цепи (IП, UП) характеризуют электрическое состояние схемы в отсутствие входного сигнала.
Усилительный каскад с общим эмиттером.
Схема усилителя с общим эмиттером представлена рисунке:
Схема исследования каскада с ОЭ имеет вид:
Функцию усилительного элемента в каскаде выполняет транзистор Q1 2N3904, работающий в активном режиме. Резистор Rc задает динамический режим работы УЭ. При отсутствии Rc невозможно изменение напряжения на выходе каскада, даже при создании всех необходимых условий. Резисторы R1 и R2 образуют резистивный делитель, задающий режим покоя каскада. Поскольку биполярный транзистор управляется током, ток покоя коллектора 
создается заданием тока покоя базы 
соответствующей величины. Конденсаторы C1 и C2 исключают протекание постоянного тока от цепей транзистора в нагрузку и в источник входного сигнала. Элементы Rе и C3 составляют цепь термостабилизации положения рабочей точки УЭ и служат для создания последовательной отрицательной обратной связи по постоянному току и устранения такой связи по переменному току. Ec – источник питания каскада и источник питания цепи смещения (R1, R2). Rl – нагрузка каскада.
Усилитель с общим эмиттером дает высокое усиление по току и напряжению, а значит и по мощности.
В принципе процесс усиления можно отразить следующей взаимосвязью электрических величин:
Umвх→Iбm→ Iкm→ IкmRк→Umвых
Напряжение входного сигнала синфазно изменяет величину тока базы. Изменения базового тока вызывают в коллекторной цепи пропорциональные изменения тока коллектора и напряжения на коллекторе, причем амплитуда коллекторного напряжения значительно больше амплитуды напряжения на базе. Напряжения сигнала на входе и на выходе каскада сдвинуты между собой по фазе на 180°. т.е. находятся в противофазе.
Цель:
1. Исследование коэффициента усиления по напряжению в усилителях с общим эмиттером.
2. Определение фазового сдвига сигналов в усилителях.
3. Измерение входного и выходного сопротивлений усилителей и исследование их влияния на коэффициент усиления по напряжению.
4. Анализ влияния нагрузки на коэффициент усиления по напряжению.
5. Исследование влияния разделительного конденсатора на усиление переменного сигнала.
Порядок проведения экспериментов.