Изучение работы усилительного каскада на биполярном транзисторе (p-n-p) по схеме ОЭ (1075444), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рисунок 10. Экспериментальные АХ усилительного каскада.
По экспериментальным АХ определяем коэффициенты усиления для каждого из случаев:
KuRn=2 KOm≈37; KuRn=1 MOm≈75; KuRn=2 KOm(OOC)≈10.
ОПЫТ1. Снятие АЧХ каскада.
Измерение АЧХ осуществлялось с использованием вольтметра, который измерял действующее значение выходного напряжения при небольшой амплитуде входного сигнала (для линейного режима работы усилителя) (размах Uвх.р = 10 мВ). Значения действующего значения выходного напряжения измерялись на границах каждой частотной декады и в нескольких промежуточных точках.Измерения были проведены для трех пар значений емкостей.
Результаты эксперимента сведём в таблицу 3:
| f,Гц | (Cp2,Cn) | |||||
| (1 мкФ, 750 пФ) | (10 нФ, 750 пФ) | (1 мкФ, 10750 пФ) | ||||
| Uвых, мВ | Ku | Uвых, мВ | Ku | Uвых, мВ | Ku | |
| 20 | 7 | 1.9 | - | - | 7 | 1.9 |
| 40 | 20 | 5.6 | - | - | 21 | 5.9 |
| 60 | 57 | 16.1 | - | - | 88 | 24.8 |
| 80 | 105 | 29.6 | - | - | 110 | 31.1 |
| 100 | 125 | 35.3 | 8 | 2.2 | 120 | 33.9 |
| 200 | 147 | 41.5 | 18 | 5.1 | 148 | 41.8 |
| 400 | 155 | 43.8 | 36 | 10.1 | 155 | 43.8 |
| 600 | 157 | 44.4 | 52 | 14.7 | 160 | 45.2 |
| 800 | 160 | 45.2 | 70 | 19.7 | 160 | 45.2 |
| 1000 | 160 | 45.2 | 82 | 23.1 | 160 | 45.2 |
| 2000 | 160 | 45.2 | 120 | 33.9 | 160 | 45.2 |
| 4000 | 160 | 45.2 | 150 | 42.4 | 157 | 44.4 |
| 6000 | 160 | 45.2 | 160 | 45.2 | 150 | 42.4 |
| 8000 | 160 | 45.2 | 160 | 45.2 | 145 | 41.0 |
| 10000 | 155 | 43.8 | 160 | 45.2 | 135 | 38.1 |
| 20000 | 150 | 42.4 | 150 | 42.4 | 95 | 26.8 |
| 40000 | 126 | 35.6 | 123 | 34.7 | 48 | 13.5 |
| 60000 | 98 | 27.7 | 98 | 27.7 | 28 | 7.9 |
| 80000 | 78 | 22.1 | 78 | 22.1 | 17 | 4.8 |
| 100000 | 64 | 18.1 | 64 | 18.1 | 12 | 3.3 |
| 200000 | 29 | 8.2 | 28 | 7.9 | 3 | 0.8 |
| 400000 | 10 | 2.8 | 10 | 2.8 | - | - |
| 600000 | 4.8 | 1.3 | - | - | - | - |
| 800000 | - | - | - | - | - | - |
| 1000000 | - | - | - | - | - | - |
Таблица 3. Экспериментальные данные по АЧХ.
Опираясь на данные таблицы 3, построим серию АЧХ усилительного каскада, полученную экспериментальным путем:
Рисунок 11. Экспериментальные АЧХ.
«Обсуждение полученных результатов»
На основе проведённых теоретических и экспериментальных исследовании и анализе модельных характеристик усилительного каскада на базе биполярного транзистора, включенного по схеме ОЭ, мы можем сделать вывод о том, что, в целом, полученная картина результатов дает нам качественное представление об основных физических процессах, параметрах и характеристиках данного каскада, несмотря на существенные количественные отклонения результатов, полученных на основе анализа физических схем замещения транзистора и модельных схем, от полученных экспериментально. В целом, численная оценка параметров транзистора на основе физических схем замещения и анализе составных цепей усилителя посредством применения законов линейных цепей имеет достоверное сходство с полученными экспериментально характеристиками, что позволяет судить о допустимости этого достаточно простого метода оценки параметров усилительного каскада на практике.
Необходимо отметить, что рабочий диапазон амплитуд входного напряжения каскада, устроенного на базе данного биполярного транзистора, узок и ограничен единицами мВ (до 50 мВ-под рабочим диапазоном понимается такой диапазон входных напряжений, при которых усилитель находится в линейном режиме). Любые отклонения от границ данного диапазона ведут к появлению искажения выходного сигнала. Коэффициент усиления составляет в данном режиме порядка 40-50. Введение местной отрицательной обратной связи по переменному току расширяет границы линейного диапазона, однако это приводит к существенному снижению коэффициента усиления.
Существенное отклонение результатов от ожидаемых можно объяснить нестабильностью входного напряжения, любые колебания которого могли привести к чувствительным погрешностям. В частности, значительные отклонения наблюдаются при анализе амплитудно-частотных зависимостей усилительного каскада.
Необходимо отметить влияние величин разделительной и нагрузочной ёмкостей на значение нижней и верхней граничных частот усиливаемого сигнала и ширину диапазона средних частот. С уменьшением значения емкости разделительного конденсатора выходной цепи в 100 раз нижняя граничная частота уменьшается в
раза, что легко объяснить, проанализировав завсисимость граничной частоты от соответствующей емкости: Fн=K1+K2/Cp2→ имеет место соотношение
(Fн2-К1)/(Fн1-K1)=Cp21/Cp22=100 → K1=0.3*Fн1. Т.е. для данной схемы доля суммы нижних граничных частот входной цепи и цепи эмиттерной составляют всего 30% от общего значения нижней граничной частоты.
Увеличение значения нагрузочной емкости приводит к уменьшению значения верхней граничной частоты в 
раза. Поаналогии с вышеуказанными рассуждениями Fв=M1/(1+M2*Cn) → отношение
Cn2/Cn1=[(M1-Fв2)/Fв2]*[Fв1/(M1-Fв1)]=14 приводит к следующему выводу: M1=1.37*FВ, т.е. на долю эмиттерной составляющей верхней граничной частоты приходится на 0.37% больше от общего значения по сравнению с составляющей емкостной нагрузки.
12
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
