Задания и методические указания по выполнению работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)

Кафедра общей электротехники

ЭЛЕКТРОНИКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

По теме: «Транзисторный усилитель»

Выполнил студент 3 курса: Мясников Алексей Валерьевич

Москва 2014г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Цель работы – исследование параметров транзистора и одиночного усилителя с общим эмиттером.

Описание исследуемой схемы усилителя

Схему усилителя с об­щим эмиттером (рис. 1) собирают с помощью тумблеров, выведенных на переднюю панель ус­тановки. Входное пере­менное напряжение мож­но изменять потенци- ометром «Peг.напр. U_вх». Входной ток I_вх измеряют микроамперметром магнито- электрической сис­темы (прибор постоянно­го тока). Поэтому пере­менный ток выпрямляется диодным мостом. Милли­амперметром I_к измеряют ток коллектора, а вольт­метром Е_к – напряжение питания, которое можно изменять потенциометром «Рег.напр. Ек».

Задания и методические указания по выполнению работы

П.1. Задание. Не включая стенд, собрать схему с общим эмитте­ром с термостабилизацией и конденсатором в цепи эмиттера (рис. 1).

Методические указания. Установим ручки регуляторов «Peг.напр. U_вх» и «Рег.напр. Ек» в крайнее левое положение, соответствую­щее нулевым значениям напряжений. С помощью тумблеров, выведен­ных на переднюю панель установки, собирем схему (рис. 1, по данным таблицы 1).

Таблица 1

П.2. Задание. Снять амплитудную характеристику усилителя, собранного в пункте П1. Записать показания осциллограммы напря­жений при заметных искажениях выходного напряжения, которое соот­ветствует нелинейному участку амплитудной характеристики в таблицу 2. Опреде­лить коэффициенты усиления.

Методические указания. П.2.1. Построим табл.2, где приняты следующие обозначения: «Клетки» − количество клеток в полном раз­махе напряжений; «В/кл» − цена одной клетки; «Вольты» − напряже­ние в «вольтах», равное произведению количества клеток «Клетки» на цену одной клетки «В/кл»; K_U – коэффициент усиления.

Таблица 2

Подключим входы двухлучевого осциллографа к гнёздам Г1-Г2 и ГЗ-Г4 (рис. 1), причём общие входы обоих каналов осциллографа долж­ны быть подсоединены к гнёздам Г2 и Г4.

Увеличим входное напряжение потенциометром «Peг.напр. U_вх» до такой величины, чтобы форма выходного напряжения была заметно искажена и отличалась от синусоиды (при этом одна из полуволн вы­ходного напряжения принимает форму, близкую к трапеции).

С помощью двухлучевого осциллографа измерим полные размахи входного и выходного напряжений, которые должны составлять не ме­нее трёх клеток (полный размах напряжения равен двойной амплитуде). Размер по вертикали установим с помощью дискретного переключателя осциллографа, не трогая ручку плав­ной регулировки, которая находится в фиксированном положении.

П.2.2. Уменьшая входное напряжение потенциометром «Peг.напр. U_вх». установим такое значение входного напряжение, при кото­ром форма выходного напряжения только начинает искажаться и мало отличается от синусоиды. Этот режим соответствует границе между ли­нейным и нелинейным участками амплитудной характеристики (точка 2 на рис. 2, напряжения U_вх2 и U_вых2). С помощью двухлучевого осцил­лографа измерим полные размахи входного и выходного напряжений, которые должны составлять не менее трёх клеток. Занесем эти значения в табл.2. Вычислим напряжения в «Вольтах» и коэффициент усиления. Занесем эти значения в табл. 2.

П.2.3. Установим входное напряжение, приблизительно равное U_вх2/2. Этот режим соответствует линейному участку амплитудной ха­рактеристики (точка 1 на рис. 2, напряжения U_вх2 и U_вых2).

Измерим входной ток I_вх, полные размахи входного и выходного напряжений. Запишем эти значения в табл. 2.

Определим входное сопротивление каскада по формуле:

R_вх.кас= U_вх/(π∙I_вх)

где коэффициент π = 3,14 учитывает, что I_вх − среднее значение входно­го тока, а U_вх – полный размах входного напряжения, равный двойной амплитуде напряжения. Входной ток I_вх измеряется в микроамперах (1 мкА = 10^-6 А). Занесем значение R_вх.кас в табл. 2.

Вычислим напряжения в «Вольтах» и коэффициент усиления К_U. Занесем эти значения в табл. 2.

По табличным данным построим амплитудную характеристику (рис. 2).

П. 3. Задание. Определить коэффициенты усиления K_U и входное сопротивление R_вх.кас каскада без конденсатора в цепи эмиттера С_э.

Методические указания. Выключиv тумблер В7 (рис. 1) и, тем самым, отключиv конденсатор в цепи эмиттера С_э. Установиv входной ток I_вх такой же величины, как и в предыдущем пункте. Измерим полные размахи входного и выходного напряжений. Запишем эти значения в табл.2.

По аналогии с предыдущим пунктом определим коэффициент уси­ления усилителя и экспериментальное значение входного сопротивле­ния каскада:

K_U= U_вых/U_вх; R_вх.кас= U_вх/(π∙I_вх)

Занесем эти значения в табл. 2.

Из сравнения двух схем видно, что при отключении конденсатора в цепи эмиттера Сэ, т.е. при введении обратной связи по току, коэффици­ент усиления уменьшается, а входное сопротивление каскада увеличи­вается.

П.4. Задание. Определить параметры транзистора: входное сопро­тивление и коэффициент передачи по току.

Методические указания. Построить табл. 3.

Таблица 3.

Вычислим входное сопротивление транзистора r_бэ и коэффициент передачи по току транзистора β.

r_бэ= (R_б∙R_вх.кас)/(R_б−R_вх.кас)= 1546 Ом

β= K_U∙r_бэ/R_к= 42,84

где R_б= R_б1∙R_б2/(R_б1+R_б2)= 6818 Ом; R_вх.кас и K_U берутся из табл.2; R_б1 = 75 кОм; R_б2 = 7,5 кОм; R_к – имеет значение, за­данное преподавателем.

Занесем полученные значения r_бэ и β в табл.3.

П.5. Задание. Определить расчётные значения коэффициента уси­ления и входного сопротивления каскада без конденсатора в цепи эмит­тера Сэ.

Методические указания. Занесем экспериментальное значение ко­эффициента усиления К_U,экс из строки 4 табл. 2 в строку 3 табл. 3.

Рассчитаем коэффициент усиления K_U,рас и входное сопротивление без учёта делителя в цепи базы R_вх.рас:

K_U.рас≈ R_к/R_э= 2000/300= 6,67

R_вх.рас= β∙R_э= 42,84∙300= 12852 Ом.

Занесем значения K_U.рас и R_вх.рас в строки 4 и 5 табл. 3.

Определим экспериментальное входное сопротивление без учёта делителя в цепи базы R_вх.экс на основе экспериментальных данных:

R_вх.экс= (R_б∙R_вх.кас)/(R_б−R_вх.кас)= 18751 Ом,

где R_вх.кас берётся из строчки 4 табл. 2, а R_б определено в П.4.

Вывод.

Произведено исследование параметров транзистора и одиночного усилителя с общим эмиттером. В результате чего были получены следующие данные:

- при подключении конденсатора в цепь эммитера мы имеем больший коэффициент усиления по напряжению;

- при сравнении расчетных и экспериментальных данных мы видим, что K_U.рас и К_U,экс почти не отличаются, а R_вх.рас и R_вх.экс отличаются почти на 6 кОм.