Значения основных параметров усилительных каскадов

На биполярных транзисторах

СМЕШАННЫЙ (ГИБРИДНЫЙ) КАСКАД УСИЛЕНИЯ

Одним из недостатков усилительного каскада по схеме ОЭ (рис. 8б) является сильная зависимость положения рабочей точки от температуры. С ее увеличением растет ток I _к и уменьшается напряжение U _кэ (2.1). Для температурной стабилизации включают, например, в цепь эмиттера резистор R _э (рис. 10). Это приводит к тому, что при возрастании тока I _к при увеличении температуры увеличивается падение напряжения на R _э. В результате уменьшается разность потенциалов U _бэ, а следовательно ток базы I _б, и соответственно ток I _к (см. рис. 5). Таким образом, включение R _э в схему ОЭ соответствует введению отрицательной обратной связи в этой схеме.

Рабочую точку в смешанном каскаде (СК) можно установить выбором сопротивления R _б (2.2). Расчёт показывает, что в схеме СК изменение D I _к = b D I _б / [1 + (R _к + R _э) / R _вых ] @ b D I _б, т.е. есть усиление по току (в bраз). Коэффициент передачи по напряжению К = D U _вых / D U _вх можно рассчитать по формуле (2.6), если R _вх в ней определить по соотношению (2.11), а R _S - по формуле (2.7). Так как с ростом R _э входное сопротивление СК увеличивается, то усиление по напряжению уменьшается, что соответствует увеличению глубины отрицательной обратной связи в этой схеме. Таким образом, в схеме СК уменьшается вероятность самовозбуждения усилителя и одновременно увеличивается его линейность, так как расширяется полоса пропускания амплитудно-частотной характеристики усилителя (см. лаб. работу № 4).

Если (b + 1) R _э >> R _вх и R _вых >> (R _к + R _э), то выражение для коэффициента передачи по напряжению приводится к виду: К @ R _к / R _э, то есть не зависит от собственных параметров транзистора. Это значит, что на характеристиках схемы не очень скажется замена одного транзистора на другой. Таким образом, в СК, как гибридной схеме, не только проявляются достоинства, присущие схемам ОЭ и ОК в отдельности, но и появляются качественно новые по отношению к схемам ОЭ и ОК.

2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

1. Нанесите на семействе выходных статических характеристик транзистора (см. лаб. работу № 1) точку Д (0, Е = 9 В) и заданную
рабочую точку Р(I _кр, U _кэр) и постройте нагрузочную прямую ГД
(см. рис. 8а). Определив точку пересечения этой прямой с осью ординат Г (0, I _к.max), рассчитайте сопротивление нагрузки R _к по формуле:
R _к = E / I _{к. max}.

2^u. Используя семейства входных и выходных характеристик транзистора, графическим методом рассчитайте в указанной рабочей точке транзистора (см. лаб. работу № 1) коэффициент усиления каскада по напряжению и входное сопротивление каскада .

3^u. Определите коэффициент усиления каскада по напряжению по формуле: К ^тº D U _вых / D U _вх = D U _кэ / D U _бэ = (b / R _вх) ^. R _S, где 1 / R _S =
= 1 / R _к + 1 / R _кэ. Собственные параметры транзистора b, R _бэ и R _кэ в заданной рабочей точке должны быть рассчитаны на ЭВМ.

4. По формулам R _б @ Е / I _бр и С ₁>>1/2p · f н · R _вх определите значения R _б и С ₁. Значение граничной частоты возьмите f _н = 20 Гц.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Лабораторная работа № 2

П р и б о р ы и о б о р у д о в а н и е: плата с транзистором, мультиметр, милливольтметр, генератор НЧ, осциллограф, блок питания БП-15 (БП-30).

Вопросы при допуске к работе

1. Нарисуйте основные схемы включения биполярного транзистора, объясните их название и назначение.

2. Объясните сущность графического или аналитического метода расчёта усилительного каскада (на примере схемы ОЭ или ОК).

3.Укажите назначение резистора R _к в схеме ОЭ (или R _э в схеме ОК). На основе зависимости коэффициента усиления (передачи) усилительного каскада по напряжению от R _к (R _э) объясните, в каких пределах следует выбирать значение номиналов этих сопротивлений? Как в данной работе проводится расчёт сопротивления R _к (R _э)?

4. В какой части нагрузочной прямой должна находиться рабочая точка транзистора усилительного каскада?

5.Укажите назначение резистора R _б в схемах ОЭ (рис. 8б) и ОК (рис.9). Как рассчитать значение R _б в этих схемах?