Файл: Методичка по электронике для аудитории.docx

Электрическая схема усилительного каскада с включенными дополнительными элементами стабилизации рабочей точки режима покоя изображена на рис. 3.

Рис.3

Дополнительный резистор R_э шунтирует сопротивление перехода «эмиттер-база», тем самым ослабляет влияние изменение сопротивления перехода от температуры. Эмиттерный резистор, как элемент токовой отрицательной обратной связи, обеспечивает постоянство напряжения «эмиттер-база». Но он уменьшает коэффициент усиления каскада, что нежелательно. Для восстановления коэффициента передачи по переменному току, параллельно резистору R_э включают конденсатор. Величина R_э порядка сотен Ом. Величину емкости эмиттерного конденсатора выбирают таким образом, чтобы для всех частот усиливаемого сигнала сопротивление Х_с=1/ωС_э было много меньше сопротивления R_э.

Важнейшей характеристикой усилительного каскада является коэффициент передачи (усиления) по напряжению, равный:

где К_и – коэффициент усиления по напряжению;

U_вых.т – амплитудное значение выходного напряжения;

U_вх.т – амплитудное значение входного напряжения.

Если выходное и входное напряжения являются гармоническими, то коэффициент усиления можно определить как отношение действующих значение этих напряжений:

При больших напряжениях входного сигнала выходной сигнал будет иметь большие искажения – это объясняется работой транзистора в области насыщения и нарушением линейной зависимости между входным и выходным напряжениями. Для определения линейной области работы усилительного каскада пользуются амплитудной характеристикой – зависимостью выходного напряжения от входного U_вых=f(U_вх).

График типовой амплитудной характеристики представлен на рис.4.

Рис.4

Для оценки работы усилительного каскада на разных частотах применяют амплитудно-частотную характеристику, выражающую зависимость К_и(ω) АЧХ, или логарифмическую амплитудно-частотную характеристику, выражающую зависимость логарифмического коэффициента усиления по напряжению от частоты ЛАЧХ К_и[дБ]/(f)

Типовая амплитудно-частотная характеристика приведена на рис.5

Рис.5

Снижение коэффициента в областях низких и высоких частот называется частотными искажениями. Величина (ω_в-ω_н)=П называется полосой пропускания усилительного каскада. Уровень оценки полосы пропускания определяется уровнем допустимых искажений – К₀/√2. или на 3 децибела.

Порядок выполнения работы:

1. Определить рабочую точку транзистора в режиме покоя и параметры режима покоя.

1). Открыть файл lab5\5_1.ewb. со схемой, изображенной на рис.1. Включить схему

2). Записать показания вольтметров, вольтметр U_bпоказывает напряжение «база-эмиттер», вольтметр U_out– напряжение выхода.

3). По показаниям вольтметров определить рабочую точку транзистора усилительного каскада в режиме покоя:

• Построить нагрузочную характеристику без учета резистора R₃=R_эпо двум точкам: на оси U_kопределить точку 1: Е=15В; на оси I_kточку 2: I_k=Е_к/(R₄+R_к). Точки соединить прямой линией. Нагрузочную характеристику построить, используя график выходных характеристик биполярного транзистора, построенный в лабораторной работе №1.

• На расчетной характеристике определить рабочую точку А_р, для чего на оси U_kотложить напряжение U_kп=U_out, из этой точки провести вертикальную прямую до пересечения с нагрузочной прямой, определить токдля данной точки.

• Вычислить ток коллекторной цепи с учетом R_э=R₃

=(Е_к- U_out)/(R₄+R_к)

• построить истинную нагрузочную характеристику с учетом резистора R_э: на поле графика найти точку А (U_out,), соединить прямой линией точку 1 и точку А.

• Вычислить ток цепи базы в режиме покоя:

• = -,=U_out/R_э

2. Снять амплитудную характеристику усилительного каскада на частоте f=1000Гц

1). Открыть файл lab5\5_2.ewb. со схемой, изображенной на рис.3. Включить схему

2). Регулировкой на входе задавать различные напряжения в соответствии с таблицей 1, для каждого значения U_inопределить соответствующее U_out,результаты записать в таблицу 1.

Внимание: Понаблюдайте за осциллограммой, она с неизменной амплитудой опускается вниз по оси Y. Следовательно, для получения правильных данных, при появлении значащих цифр на приборах, нажимайте паузу и только после этого записывайте показания.

табл.1

3). По результатам замеров построить амплитудную характеристику усилительного каскада, отметить линейный участок характеристики и определить максимальное входное напряжение.

4). Вычислить коэффициент передачи среднее по всем показаниям, для соответствующего варианту значения

5). Наблюдать на осциллографе входной и выходной сигнал, зарисовать их.

6).Добавить параллельно эмиттеру конденсатор соответствующей заданному варианту емкости (см.табл. 2), повторить действия пунктов 2, 3, 4 и 5.

табл. 2

3. Снять амплитудно-частотную характеристику усилительного каскада и определить полосу пропускания.

1). Открыть файл lab5\5_2.ewb. со схемой, изображенной на рис.8. Включить схему

1). Установить U_in=0.3В, в соответствии с таблицей 3 изменять значение частоты, для каждой частоты измерять по вольтметру (начальное значение) величину напряжения на выходе U_out.

Табл.3

2). По результатам замеров построить логарифмическую амплитудно-частотную характеристику, для чего определить коэффициент усиления, перевести его в децибелы, полосу частот построить в логифмической шкале и определить полосу пропускания усилительного каскада.