Измерение усилительных параметров простейших транзисторных каскадов на полевых транзисторах.

Измерение малосигнальных Y-параметров полевых транзисторов.

3.1. Соберем схему измерения параметра y₂₁ (рис.1), включим напряжение питания и установим рабочую точку: I_k= 4,08 мА, U_кэ=5,8 В [НМ1]

Рисунок 1. Схема для измерения параметра y₂₁

Для измерения малосигнального параметра y₂₁ подаем на вход транзистора гармоническое колебание на частоте 2-3 кГц. Нагрузочный резистор R_L=100 Ом обеспечивает режим, близкий к КЗ выхода для любого варианта рабочего тока транзистора. Измеряем амплитуды U₁ и U₂, соблюдая условия малости сигнала:

U₁=17,5 мВ U₂=5,6 мВ

Параметр y₂₁ находится по формуле:

y₂₁ (17,5*10^-3/100)/5,6*10^-3= 3*10^-3 См

Полученная нами величина по порядку совпадает с табличным значением параметра y₂₁ для ПТ (y₂₁ = 2,5*10^-3), следовательно, измерения были произведены верно.

3.2. Соберем схему измерения параметра y₂₂ (рис.2), включим напряжение питания и установим рабочую точку: I_k= 4,08 мА, U_кэ=5,8 В

Рисунок 2. Схема для измерения параметра y₂₂

Источник гармонических колебаний включается в коллекторную цепь соединением корпусного зажима с плюсовым контактом источника питания. Резистор R₃=3 кОм обеспечивает замыкание цепи затвора по постоянному току. В цепь источника включается измерительный резистор R_и= 51 Ом. Емкость блокировочных конденсаторов составляет С=50 мФ.

Параметр y₂₂ находится по результатам измерения амплитуд U₂ и U₃:

U₂=2,5 В U₃= 12 мВ

Параметр y₂₂ находится по формуле:

y₂₂ (12*10^-3/51)/2,5 = 0,95*10^-4 См

Полученная нами величина на порядок отличается от табличного значения [НМ2] параметра y₂₂ для ПТ (y₂₂ = 2*10^-4), следовательно, при проведении измерений были допущены ошибки. Вероятнее всего, произошло смещение рабочей точки.

Измерение усилительных параметров простейших транзисторных каскадов на полевых транзисторах.

4.1. Соберем усилительный каскад с общим истоком (рис.3), включим напряжение питания и установим рабочую точку I_k= 4,08 мА, U_кэ=5,8 В

Рисунок 3. Усилительный каскад с общим истоком

В качестве R_L используем резистор номиналом 390 Ом, что соответствует заданной рабочей точке.

4.2. Измеряем коэффициент усиления напряжения:

Измерения проводятся при подаче на вход усилителя гармонического колебания на частоте 2-3 кГц Для нахождения К_u измеряем амплитуды U₁ и U₂, соблюдая условия малости сигнала:

U₁=15 мВ U₂=18 мВ

Коэффициент усиления напряжения находится по формуле:
К_u = = 1,2

Полученная нами величина по порядку совпадает с табличным значением коэффициента усиления напряжения для ПТ (К_u = 5), следовательно, измерения были произведены верно.

4.3. Рассчитаем коэффициент усиления напряжения по следующей формуле:

К_u -3*10^-3 *390 = 1,17

Рассчитанное нами значение К_u практически не отличается от значения, полученного нами в пункте 4.2. Таким образом, можно сделать вывод, что мы правильно определили параметр y₂₁[НМ3] и не допустили ошибок при снятии показаний с приборов.

4.4. Снимаем амплитудную характеристику U₂=f(U₁) усилителя с общим истоком:
Форма выходных колебаний контролируется осциллографом. Амплитуда U₁ входного напряжения изменяется от значений, при которых наблюдаются заметные искажения синусоиды на выходе усилителя, до уровня слабого сигнала.

График 1. Амплитудная характеристика усилителя с общим истоком

4.5. Соберем усилительный каскад с общим стоком (рис.4), включим напряжение питания и установим рабочую точку I_k= 4,08 мА, U_кэ=5,8 В

Рисунок 4. Усилительный каскад с общим стоком

4.6. Измерение коэффициента усиления напряжения и выходное сопротивление.

Измерения коэффициента усиления проводятся аналогично предыдущему случаю.

U₁=30 мВ U₂=15 мВ[НМ4]

К_u = = 0,36

Известно, что значение коэффициента усиления по напряжению для ПТ с ОС всегда меньше единицы, следовательно, измерения были проведены верно.[НМ5]

Выходное сопротивление находится по результатам измерения выходных напряжений U₂’ и U₂’’,соответствующих различным значениям сопротивлений нагрузки. Значения сопротивлений нагрузки: R_L’=390 Ом,: R_L”=150 Ом.

U₂’=15 мВ U₂”= 11 мВ

При этом опыте амплитуду U₁ поддерживаем на одном уровне (U₁=30 мВ). Сопротивление R₃=0 Ом. Тогда:

R_вых = = 115 Ом

4.7. Рассчитаем коэффициент усиления напряжения и выходное сопротивление по формулам:

К_u’=-S*R_L=-3*10^-3*150=-0,45 [НМ6]

К_u= = =0,31

R_вых = = = 333 Ом

4.8. Приведем измеренные и рассчитанные значения для обеих схем в виде сводной таблицы. Сопоставим результаты.

Очевидно, что измеренные и рассчитанные значения коэффициента усиления по напряжению отличаются друг от друга совсем немного[НМ7]. Величина отклонения в случае с ПТ с ОИ и ПТ с ОС составила, соответственно, 2,5% и 13%. Разница между значениями выходного сопротивления составила 65%, что может быть связано с возрастом установки и, как следствие, с ее износом.

4.9. Снимаем амплитудную характеристику U₂=f(U₁) усилителя с общим стоком:

График 2. Амплитудная характеристика усилителя с общим стоком