![](/img/CyberPedia.jpg)
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Топ:
Оснащения врачебно-сестринской бригады.
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Интересное:
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
![]() |
![]() |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цель работы: определение рабочего режима по постоянному току и определение коэффициентов передачи усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером (ОЭ).
Краткие теоретические сведения. Каскады усиления чаще всего выполняют на транзисторах, включенных с ОЭ, т.к. при этом получают наибольшее усиление сигнала по мощности (по сравнению с двумя другими схемами включения транзистора — с ОБ и ОК). Основными требованиями, предъявляемыми к каскаду, являются максимальное усиление, минимальные частотные и нелинейные искажения, высокая экономичность, температурная стабильность. При этом наиболее ответственным моментом является выбор рабочей точки каскада — электрического состояния усилительного элемента по постоянному току до поступления входного сигнала.
Рабочая точка каскада на транзисторе, включенном с ОЭ, определяется четырьмя параметрами: токами IБ р т и IК р т и напряжениями UБЭ р.т и UКЭ р.т. В активном режиме рабочую точку транзистора устанавливают подачей прямого напряжения на эмиттерный переход и обратного на коллекторный. Упрощенная схема транзисторного каскада на транзисторе р-n-р-типа показана на рис. 3.1а. В схеме на транзисторе n-р-n-типа полярность источника питания будет противоположной. Для коллекторной цепи каскада справедливо соотношение UКЭ = ЕК — IКRК, называемое уравнением линии нагрузки. Этому уравнению соответствует линия, пересекающая координатные оси IК и UКЭ (рис. 3.2а) в точках ЕК и ЕК / RК и называемая линией нагрузки. Для предотвращения необратимого пробоя транзистора линию нагрузки строят, исходя из условий: ;
.
При неизменных напряжении питания ЕК и сопротивлении резистора RК рабочая точка транзистора в любой момент усилительного процесса находится на линии нагрузки. На линии выделяют рабочий участок, в пределах которого рабочая точка смещается под действием входного сигнала между точками Б и В, близкими соответственно к областям насыщения и отсечки. Предельные изменения входного тока базы должны быть такими, чтобы рабочая точка не выходила за пределы отрезка БВ. Для работы транзистора в активном режиме (класс А) рабочую точку выбирают посередине рабочего участка - точка А( р.т.). Положение точки А определяется тремя параметрами: IБ р т, IК р т и UКЭ р.т, четвертый параметр UБЭ р.т получают переносом рабочей точки на входную характеристику (рис. 3.2б). Начальное положение рабочей точки обеспечивается делителем напряжения, состоящим из резисторов R1 и R2 (рис. 3.1б). Обычно ток базового делителя выбирают из условия:
|
![]() | |||
![]() | |||
а) б)
Рис.3.1. Упрощенные схемы транзисторных каскадов
![]() | |||
![]() | |||
а) б)
Рис.3.2. Определение положения рабочей точки транзистора
а сопротивления его резисторов рассчитывают из уравнений:
;
.
Применение базового делителя способствует температурной стабилизации рабочей точки, но снижает входное сопротивление каскада и приводит к излишней нагрузке на источник входного сигнала и потере части энергии в базовом делителе.
Лучший результат температурной стабилизации дает эмиттерная стабилизация рабочей точки, достигаемая за счет включения в цепь эмиттера резистора RЭ (рис. 3.3), который формирует отрицательную обратную связь по постоянному току. Сопротивление резистора RЭ рассчитывается по формуле
.
Рассмотрим процесс эмиттерной стабилизации рабочей точки. При росте температуры увеличиваются неуправляемый ток коллектора IКБ0, напряжение UБЭ р.т, а также токи базы IБ р т, и коллектора IК р т и, соответственно, растет падение напряжения на резисторе RЭ в эмиттерной цепи. В результате снижается напряжение смещения на эмиттерном переходе, определяемое из уравнения:
|
,
а следовательно, уменьшаются токи эмиттера и коллектора, и рабочая точка возвращается в исходное положение. Для ослабления обратной связи по переменному току (при наличии входного переменного сигнала) параллельно резистору RЭ включают конденсатор СЭ. Его емкость выбирают таким образом, чтобы для всех частот усиливаемого напряжения сопротивление конденсатора было много меньше RЭ.
Наиболее распространенная схема усилительного каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером представлена на рис. 3.3. Входное усиливаемое переменное напряжение подается на вход усилителя через разделительный конденсатор С1. Конденсатор С1 препятствует передаче на вход усилителя постоянной составляющей напряжения входного сигнала, которая может вызвать нарушение режима работы транзистора по постоянному току. Усиленное переменное напряжение, снимаемое с коллектора транзистора, подводится к внешней нагрузке с сопротивлением RН через разделительный конденсатор С2. Этот конденсатор служит для разделения выходной коллекторной цепи и внешней нагрузки по постоянному току.
При повышении частоты сигнала необходимо учитывать влияние входной и выходной емкостей транзистора, шунтирующих входное и выходное сопротивления каскада, что проявляется в уменьшении полезного тока, поступающего на его вход и в нагрузку. Для оценки влияния частоты сигнала на коэффициент усиления напряжения используют амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя.Полосой пропускания усилителя называют интервал частот, в пределах которого коэффициент усиления снижается не более чем на 3 дБ (до уровня 0,707) по отношению к его максимальному значению.
![]() |
Рис.3.3. Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером
Для определения основных динамических параметров усилительного каскада в режиме усиления переменного тока в области средних частот пользуются его эквивалентной схемой для переменных составляющих токов и напряжений. Сопротивления конденсаторов СЭ , С1 и С2 в области средних частот очень малы и ими можно пренебречь. Воспользовавшись схемой замещения транзистора в h -параметрах и, считая коэффициент обратной связи по напряжению h12 равным нулю, получим эквивалентную схему усилительного каскада (рис.3.4).
|
С помощью эквивалентной схемы определим основные параметры усилителя.
Рис.3.4. Эквивалентная схема усилительного каскада на биполярном транзисторе с общим эмиттером
Входное сопротивление каскада RВХ определяется параллельным соединением резисторов R1, R2 и h11. Однако обычно сопротивления резисторов R1 и R2 значительно больше h11, поэтому и, следовательно,
.
Выходное сопротивление усилительного каскада определяется в соответствии со схемой выражением
.
Следовательно, с учетом последнего соотношения, выходной ток каскада iВЫХ может быть определен следующим образом:
.
Коэффициент передачи тока КI определяется в результате из выражения
.
Для коэффициента передачи напряжения КU получаем следующее соотношение:
.
Рис.3.5. Схема исследуемой цепи
Рабочее задание
1.Подготовьте к работе исследуемую цепь. Для этого:
а) познакомьтесь со схемой исследуемой цепи (рис.3.5);
б) при отключенном макете установите напряжение источника ЕК равным 12 В, не изменяя значения установленного напряжения выключите источник;
в) соберите исследуемую цепь в соответствии с рис. 3.5, особое внимание обратите на полярность включения источника напряжения ЕК;
г) включите напряжение питания ЕК.
2. Зафиксируйте рабочий режим транзистора по постоянному току, для чего после включения постоянного источника питания Е измерьте постоянные составляющие потенциалов в точках Б (база), К (коллектор) и Э (эмиттер). Рассчитайте постоянные составляющие токов IБ, IК и IЭ.
3. Подайте от генератора на вход усилителя переменное напряжение так, чтобы между точками а и в было напряжение u1, величина и частота которого указаны на макете. Напряжение u1, принимается за входное напряжение усилителя.
4. Произведите измерения необходимые для определения коэффициентов передач напряжения и
, а также входного сопротивления
. Рассчитайте численные значения этих величин по данным измерений. Токи i1 и i2 определите косвенно по данным измерений напряжений на резисторах R3 и RК.
5. Снимите АЧХ усилителя КU=K(f). Для этого, поддерживая неизменным входное напряжение u1, и меняя его частоту в возможных пределах генератора, замерьте соответствующие значения выходного напряжения u2. Измерения начните с частоты f = 1кГц. Постройте по данным измерений график АЧХ.
|
6. Пользуясь схемой замещения усилителя, выраженной через h - параметры (примите h12 = 0), получите формулы для расчета КI , КU и RВХ. Сопротивление резистора R3 не входит в расчет, т.к. входное напряжение принимается между точками а и в.
7. Рассчитайте по формулам п.5 численные значения КI , КU и RВХ. Для параметров транзистора примите следующие значения:
h11 = 2 кOм, h12 = 0, h21 = 30, h22 = 10-4 См.
Контрольные вопросы
1.Расскажите об устройстве, принципах работы и основных параметрах биполярных транзисторов.
2.По какой схеме включен транзистор в исследуемом усилителе.
3.Какую роль играют в исследуемом усилителе резисторы и конденсаторы.
4.Как строится и для чего используется эквивалентная схема замещения усилителя в h -параметрах.
Лабораторная работа № 4
|
|
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!