лаба2 МАМАЕВ (Лабораторная работа №2)

Московский Государственный Технический Университет

Имени Н.Э.Баумана

Кафедра ИУ5

Отчет к лабораторной работе №2.

«Три схемы включения транзисторов».

Выполнил

Студент группы ИУ5-41

Афанасьев А.Г.

Проверил:

Мамаев В.А.

Москва, 2010

Цель работы: изучить, как влияют различные способы включения биполярного транзистора и величина сопротивления нагрузки на свойства усилительного каскада.

Задание к выполнению лабораторной работы:

1. Подавая на вход схемы синусоидальный сигнал с частотой fc=2кГц (средняя частота для усилителя) и напряжением Uг = 35 мВ, для каждого из усилительных каскадов ОЭ, ОБ, ОК провести экспериментальную оценку малосигнальных параметров каскада R_вх, к_i, к_u, к_р, R_вых различных сопротивлениях нагрузки R_Н . Построить зависимости параметров усилителя от R_Н .

2. Используя формулы таблицы, оценить те же параметры усилителя и вычислить относительное расхождение между экспериментальными и аналитическими результатами.

3. Пользуясь экспериментальными данными определить, какой каскад и при каких R_Н обладает наибольшим усилением по мощности. Объясните почему?

4. Дать заключение, как соотносятся между собой у различных каскадов к_i, к_u, R_вх , R_вых. Объясните полученные результаты.

5. Экспериментально определить верхнюю граничную частоту для каждого из каскадов ОЭ, ОБ и ОК при R_Н = R10 . Напряжение на выходе ГСС поддерживать неизменным на всех частотах и равным 35 мВ.

6. Рассчитать fв для каждого каскада и сопоставить расчетные и экспериментально полученные значения между собой.

Теоретическая часть:

В зависимости от того, какой электрод транзистора оказывается общим, различают схемы ОЭ (с общим эмиттером), ОБ(с общей базой) и ОК (с общим коллектором)

Для анализа транзисторных схем важно знать, как связаны электродные токи и напряжения между выводами транзистора, т.е. знать вольт -амперные характеристики.

При анализе каскада ОЭ удобно пользоваться зависимостями и . Первые из них называются семейством входных, а вторые – семейством выходных характеристик. Их типичный вид приведен на рис. 3. Здесь же приведена построенная нагрузочная прямая по постоянному току и выбранная на ней рабочая точка транзистора А с координатами , которая отображена также на семействе входных характеристик и имеет координаты . Для построенной нагрузочной прямой (рис.3а) транзистор будет работать в активном режиме при токах базы в диапазоне . В усилительных схемах транзистор работает в активном режиме, когда эмиттерный переход смещен прямо (для p-n-p транзистора ), а коллекторный – обратно ( ). При этом транзистор обладает усилительными свойствами и токи его электродов связаны между собой через статические коэффициенты передачи по току транзистора B и

откуда следует, что .

а) выходная характеристика транзистора в) передаточная характеристика

б) входная характеристика транзистора

На средних частотах можно не учитывать частотную зависимость коэффициента передачи по току и емкость (она отбрасывается). Емкости конденсаторов С1, С2 и С3 выбирают настолько большим, чтобы на средних частотах их сопротивление было пренебрежимо малым по сравнению с суммарным сопротивлением окружающих их резисторов. Поэтому в эквивалентной схеме на рис. 5 они представлены коротко-замкнутыми ветвями. То же относится и к источнику питания , так как схема на рис. 5 справедлива только для переменных составляющих токов и напряжений. С учетом сказанного резисторы и , так же как и резисторы и ( - нагрузка, подключаемая к выходным клеммам усилителя), оказываются соединенными параллельно.

Поэтому в эквивалентной схеме фигурируют и . Аналогично можно получить эквивалентные для каскадов ОБ и ОК. Применяя к эквивалентным схемам каскадов известные методы анализа электрических цепей (например, метод контурных токов), можно получить приближенные формулы для оценки основных параметров усилительных каскадов, представленные в таблице. В этих формулах , где а – внутреннее сопротивление источника сигнала. Для всех схем .

Верхняя граничная частота полосы пропускания (на этой частоте в раза меньше, чем на средней частоте) транзисторного каскада зависит от параметров транзистора и , нагрузки , внутреннего сопротивления источника сигнала и схемы включения транзистора.

В схеме ОЭ конденсаторы С1 и С2 служат для связи каскада с источником сигнала и нагрузкой на переменном токе и исключают влияние источника и нагрузки на режим работы каскадов по постоянному току. Резисторы обеспечивают выбранный режим работы транзистора в активной области. С3 (блокировочный конденсатор) исключает из работы на переменном токе R3(ОЭ) или делитель напряжения R1,R2(ОБ), обеспечивая присоединение Э(Б) к общей точке схемы. На средних частотах можно не учитывать частотную зависимость коэффициента В и емкость С_К. Емкости С1,С2,С3 выбираются настолько большими, что их сопротивлениями на средних частотах можно пренебречь.

Схема ОК не дает усиления по напряжению, а ОБ не имеет усиления по току, ОЭ обеспечивает максимальное усиление по мощности. Наибольшее входное сопротивление оказывается у схемы ОК, а наименьшее - ОБ. Наименьшее выходное сопротивление может быть у схемы с ОК при малом сопротивлении генератора.

Параметры транзистора:

Экспериментальная часть:

Схема с ОЭ:

Схема с ОБ:

Схема с ОК:

Схема с ОЭ: