Сделанная лаба №2

Московский Энергетический Институт

(технический университет)

Кафедра электротехники и интроскопии

Лабораторно-практическое занятие № 2

Однокаскадный усилитель на

биполярном транзисторе

МОСКВА 2006

Цель работы:

Изучение принципа работы и характеристик однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

О бъект исследования:

На съемной панели, изображенной на рис. 2.1, расположены следующие элементы, относящиеся к данной работе: биполярный транзистор Т1; коллекторный резистор Rk, переменный резистор Rб; предназначенный для установки режима транзистора по постоянному току; переменный резистор R, имитирующий внутреннее сопротивление источника усиливаемого сигнала: переменный резистор Rн, имитирующий сопротивление нагрузки, а также конденсаторы связи Сс1 и Сс2.

Измерения постоянных токов базы и коллектора проводятся цифровыми приборами Щ 4300. В верхней части панели расположен вывод источника коллекторного питания (12В). Для измерения постоянных напряжений на электродах транзистора и переменных напряжений в схеме усилителя .используются мультиметры. В качестве источника усиливаемого сигнала используется генератор переменного напряжения ГЗ-36А.

Подготовка к занятию:

1. Изучите основные характеристики транзистора и начертите его схему замещения в А-параметрах [1, § 2.3].

2. Изучите усилительный каскад с общим эмиттером [1,§ 3.2]. Начертите принципиальную схему усилителя и его схему замещения в h-параметрах. Запишите формулы для расчета:.

— входного сопротивления усилителя Rвх;

— выходного сопротивления усилителя Rвых,

— коэффициента усиления по напряжению в режиме холостого хода Кux и при нагрузке.

Содержание занятия:

1. Соберите усилитель с ОЭ на биполярном транзисторе Т1 с приборами для измерения токов базы и коллектора. С помощью переменного резистора

R_Б, установите точку покоя и зафиксируйте в протоколе ее параметры (I_БП, I_КП, U_БП, U_КП). а также значение ЭДС источника питания R_Б.

2. Измените сопротивление резистора базы R_Б так, чтобы значение Uкп изменилось на ±10% и зафиксируйте в протоколе параметры новой рабочей точки

(I'_БП, I'_КП, U'_БП, U'_КП)

3. По данным п. 1 и 2 рассчитайте h -параметры транзистора.

4. По данным п. 1 и 3 рассчитайте коэффициент усиления усилителя по напряжению в режиме холостого хода К_UX-

5. Снимите и постройте амплитудную характеристику усилителя при частоте f=1 кГц в режиме холостого хода. Зафиксируйте максимальное входное напряжение, при котором на выходе отсутствуют нелинейные искажения. Определите коэффициент усиления К_UX и сопоставьте его значение с расчетным.

Зарисуйте осциллограммы выходного напряжения при Uвх=10 мВ и U_вх=500 мВ.

6. Определите полосу пропускания усилителя при Uвх =10 мВ и Rвх =1 кОм.

7. * Измерьте входное и выходное сопротивления усилителя Rвх и Rвых.

8. * По данным п. 1 и 3 рассчитайте входное и выходное сопротивления R_ВХ и Rвых и сравните их с результатами эксперимента.

Методические указания

1. Режим покоя устанавливают регулировкой сопротивления резистора R_Б так, чтобы напряжение на коллекторе было приблизительно равно половине ЭДС источника коллекторного питания.

2. При определении полосы пропускания, напряжение на генераторе ГЗ-36А поддерживают неизменным по величине U=10 мВ.

Вначале измеряется выходное напряжение усилителя U'вых о при частоте fo = 1 кГц. После этого плавно уменьшается (для определения нижней границы полосы пропускания f_Н или плавно увеличивается (для определения верхней границы полосы пропускания f_В) частота входного сигнала до тех пор, пока выходное напряжение не уменьшится до величины равной 0,707 U'вых о

3. При измерениях входного Rвх и выходного Rвых сопротивлений усилителя, напряжение на выходе генератора ГЗ-36А поддерживают неизменным и равным 10 мВ при частоте fo =1 кГц.

Измерение входного сопротивления:

а) последовательно с генератором ГЗ-36А включить переменный резистор R, имитирующий внутреннее сопротивление источника усиливаемого сигнала;

б) поставить движок переменного резистора в положение R'= 0 и измерить напряжение на выходе усилителя U'вых;

в) плавно увеличивая сопротивление резистора, добиться уменьшения напряжения на выходе усилителя в два раза : U"вых ⁼ U'вых /2 и зафиксировать полученное значение сопротивления R".

Входное сопротивление усилителя равно полученному значению Rвх=R", так как только в этом случае при неизменных значениях коэффициента усиления Кux и напряжения на выходе генератора ГЗ-36А входное, а, следовательно, и выходные напряжения усилителя могут уменьшиться в два раза.

Измерение выходного сопротивления:

а) измерить напряжение на выходе усилителя в режиме холостого хода

Uвых х;

б) подключить резистор нагрузки и, плавно изменяя его сопротивление, добиться уменьшения выходного напряжения в два раза Uвых = Uвых х / 2 .В этом положении сопротивление нагрузки будет равно выходному сопротивлению усилителя.

U_бп1 = 0,182 мВ

I_бп1 = 117,3 мкА

I_кп1 = 4,17 мА

U_кп1 = 6,1 мВ

U_бп2 = 0,176 мВ

I_бп2 = 111,4 мкА

I_кп2 = 4,03 мА

U_кп2 = 6,3 мВ

h₁₁ = ∆U_Б/∆I_Б = (0,182 - 0,176) / (117,3 - 111,4) = 1016 Ом

h₁₂ = ∆U_Б/∆U_К = (0,182 - 0,176) / (6,3 – 6,1) = 0,03

h₂₁ = ∆I_К/∆I_Б = ((4,17 – 4,03)_*10^-3) / ((117,3 - 111,4)_*10^-6) = 23,7

h₂₂ = ∆I_К/∆U_К = ((4,17 – 4,03)_*10^-3) / (6,3 - 6,1) = 0,0007 Ом^-1

нижн. верх.

U_{вых ср} = 1 В 0,71 В 0,71

Ф_ср = 1 кГц 62 Гц 77 кГц