А.В. Журавлёв, Ю.И. Кузнецов, А.Г. Ржанов - Усилитель низкой частоты на биполярном транзисторе, страница 3

Как известно (см. лаб.р. "RC-цепи первого порядка"), нижняя ча-17стота этой схемы будет определяться выражением:fн =1,2πRвх C1(12)где входное сопротивление рассчитывается по формуле (9).Верхнюю частоту усилителя ограничивают конденсатором C2 , который вместе с сопротивлением Rк образует интегрирующую RC-цепочку.Верхняя частота задаётся соотношением:fв =1.2πRк C2(13)Наименьшее влияние ограничивающих диапазон усиления упомянутых RC цепей будет на средней геометрической частоте:pf0 = fв fн .(14)9.

Практическая часть9.1. Расчет однокаскадного усилителя напряжения на биполярном транзисторе по заданным параметрамПриняв за основу схему, представленную на рис. 3, рассчитайте свойвариант с учетом заданных параметров. Набор задаваемых параметровe U |,включает: модуль коэффициента усиления по напряжению KU = |Kграницы диапазона частот fн и fв , а также напряжение источника питания Eп .Известными параметрами транзистора будем считать значения коэффициента усиления по току β при двух значениях постоянного токаколлектора (Iк0 =1 мА и 5 мА).

Эти значения можно померить с помощью мультиметра (в котором есть соовтетствующий режим) или взятьиз справочника.1. Расчет начинаем с выходных параметров усилителя. Транзисторбудет работать в линейном режиме лишь для ограниченных амплитуд18eвых при данном напряжении питания Eп . Рассчивыходного сигнала Uтайте верхнюю границу модуля данной амплитуды Uмакс по формуле:Uмакс =Eп − 1 [В].2(15)(Величина 1 [В] в выражении (15) складывается из напряжения насыщения транзистора Uк-э нас и небольшого падения напряжения на сопротивлении Rэ .)2. Определяем режим работы по постоянному току – выбираем рабочую точку в середине нагрузочной прямой. Полагаем Rк = Rвых .

Исходяиз этого рассчитываем постоянный ток коллектора Iк0 :Iк0 =Eп.2Rк(16)3. Корректируем величину β в рабочей точке (для рассчитанного поформуле (16) тока Iк0 ) методом линейной интерполяции. При корректировке предполагается, что зависимость β(Iк0 ) является линейной возрастающей функцией, проходящей через известные значения β при токахколлектора 1 мА и 5 мА.4.

Рассчитываем Rб :Rб = 2βRк .(17)5. Рассчитываем Rэ :Rэ =Rк,KU(18)6. По заданным границам рабочего диапазона частот fн и fв рассчитываем величины ёмкостей конденсаторов C1 и C2 по формулам (12) и(13).9.2. Наладка схемы и методика измеренийПорядок действий.191. Проверьте номиналы полученных радиодеталей по их маркировке. При возникновении сомнений, проведите измерения на мультиметреили измерителе емкостей. Узнайте у лаборанта или преподавателя расположение выводов транзистора. Монтаж схемы производите согласнорисунку 3.2.

После монтажа схемы проверьте надежность соединений, путемнебольшого механического воздействия ("подергивания" проводников иэлементов). Если все соединения надежны, позовите преподавателя, чтобы он проверил правильность пайки схемы.3. После проверки преподавателем правильности пайки схемы включите источник питания (не подключая его к схеме) и установите на нёмнеобходимое значение напряжения питания. Подключите усилитель к источнику питания. При этом минус (или общий провод) источника питания нужно соединить с "землей" схемы, а плюс – с клеммой "Eп ".4. Проверьте выбор рабочей точки. Для этого измерьте напряжение между коллектором и эмитером транзистора. Это напряжение (Uэк )должно быть приблизительно равно Eп /2.

Если это условие не выполняется в пределах 20%, то нужно провести корректировку путём измененияRб .5. Подсоедините коаксиальным кабелем выход генератора ко входуусилителя. Выход усилителя подсоедините к У-входу осциллографа, переведите его режим по переменной составляющей (∼ или AC).6. Включите генератор и осциллограф. Установите частоту генера√тора в середину рабочего диапазона (f0 = fв fн ).

Изменяя амплитудусигнала генератора, добейтесь изображения выходного сигнала усилителя на экране неискаженной гармонической формы. При этом амплитуда выходного напряжения УНЧ не должна превышать расчетной Uмакс .Отметим, что по экрану осциллографа удобнее измерять не амплитудусигнала, а его размах (разницу между максимальным и минимальным20значениями или, другими словами, удвоенную амплитуду). Некоторыецифровые осциллографы могут измерять последнюю величину в автоматическом режиме (при этом она часто обозначается как напряжение"от пика до пика", например Upk-pk ).7. Измерьте с помощью осциллографа напряжение генератора и запишите это значение, после этого не меняйте амплитуду сигнала генератора.8. Оцените коэффициент передачи схемы по напряжению на средней√частоте и диапазон частот по уровню 1/ 2 от максимального значениякоэффициента усиления.

При необходимости скорректируйте величинукоэффициента усиления схемы изменением сопротивления Rэ . Если этипараметры близки к заданным в упражнении, то можно приступать кснятию характеристик усилителя.e U (f )| при уровне входного сиг9. Снимите АЧХ усилителя KU = |Kнала, гарантирующем отсутствие нелинейных искажений сигнала на выходе усилителя (который был установлен в п.

6 и измерен в п. 7). Постройте график АЧХ в полулогарифмическом масштабе: линейном покоэффициенту усиления и логарифмическом по частоте. Отметьте гра√ницы частотного диапазона fн и fв по уровню 1/ 2 от максимальногозначения коэффициента усиления KU .10. Проведите сравнение экспериментальных результатов с расчетными данными.10. Контрольные вопросы1. Принцип работы биполярного транзистора.2. Назначение элементов УНЧ в схеме с ОЭ.3. Выбор активного режима работы, установка рабочей точки.4. Что такое нелинейность в УНЧ? Каковы её проявления?215. Как осуществляется ООС в УНЧ с ОЭ?6. Какие элементы схемы и физические явления ограничивают частотный диапазон усиления УНЧ.7.

Последовательность расчёта УНЧ по схеме с ОЭ.11. Содержание отчёта1. Расчёты, полученные при подготовке к работе.2. Принципиальная схема усилителя с номиналами деталей.3. Таблицы с данными для построения АЧХ.4. Графики измеренных АЧХ.5. Анализ сравнения результатов расчёта и эксперимента.22СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Amos S. W., James M. R. Principles of transistor circuits. 9ed. — Boston.Newnes, 2000. — 402 с.2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники.

4-е изд. В 3-х томах. — М. Мир, 1993. — 720 с.3. Белокопытов Г. В., Белов А. А., Иванов И. В. и др. Основы радиофизики / Под ред. А. С. Логгинова. — М. УРСС, 1996. — 254 с.4. Трофименко И. Т., Лебедева Е. В., Седлецкая Н. С. Практикум порадиоэлектронике. — М. Изд-во МГУ, 1997. — 205 с.5. Кузнецов Ю.

И., Логгинов А. С., Митрофанов В. П. Усилители иRC-генераторы низкой частоты на транзисторах и интегральныхсхемах. — М. Изд-во МГУ, 2009. — 99 с.23.