Аппаратура и материалы

При выполнении работы необходим специализированный лабораторный стенд со встроенными аппаратными средствами: учебный лабораторный комплекс «Электротехника и основы электроники».

Указания по технике безопасности

1. К работе на стендах допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности при выполнении работ в лабораториях кафедры «Теоретической и общей электротехники» и ознакомившиеся с настоящими методическими указаниями. Прохождение инструктажа по технике безопасности фиксируется преподавателем в специальном журнале.

2. Лабораторная работа должна выполняться не менее чем двумя студентами.

3. Перед началом сборки схемы необходимо убедиться в том, что стенд обесточен. Не допускается сборка схемы при неисправных элементах стенда и съемных деталях, а также использование проводов с поврежденной изоляцией.

4. Собранная цепь проверяется преподавателем и может включаться только по его разрешению. О включении напряжения предупреждают всех членов бригады, выполняющих работу.

5. По окончании испытания или при перерыве в работе схему отключают от напряжения питания. Разборку схему осуществляют по разрешению преподавателя.

Методика и порядок выполнения работы

1. Собрать цепь усилителя по схеме с общим эмиттером (рисунок 13). К входу усилителя в дальнейшем будет подключено синусоидальное напряжением амплитудой 15 мВ и частотой 1 кГц.

Примечание: К выходу источника переменного тока (2 блок источников питания стенда) подключен делитель напряжения , чтобы обеспечить лучшую настройку осциллографа для измерения входного напряжения. Это означает, что в точке измерения В входное напряжение .

2. Измерить параметры режима транзистора по постоянному току и занести результаты измерений, а также расчетные параметры в таблицу 1. Определяем рабочую точку транзистора усилителя по постоянному току. Для этого, используя потенциометр схемы, необходимо настроить рабочую точку транзистора так, чтобы в точке измерения С (выход схемы) напряжение было неискаженным. Для расчета режима базовой цепи принимаем Е_К = 10 В, а напряжение на коллекторе транзистора устанавливаем равным 5 В. Действия: а) отключить от схемы источник переменного тока;

б) на источнике постоянного тока установить 10 В;

в) измерить напряжение В (точки а и б схемы);

г) результаты измерений токов и напряжений занести в таблицу 1.

3. Подключить к усилителю источник переменного тока. Измерить входное и выходное напряжения. Для этого с первого мультиметра подключить измерительные провода в точку А и измерить U_ВХ=15 мВ. К выходу усилителя – точка С подключить измерительные провода со второго мультиметра. Результаты измерений занести в таблицу 2.

Вычислить коэффициент усиления по напряжению, используя следующее соотношение .

4. Определить входное сопротивление усилителя R_ВХ. Для этого включить последовательно во входную цепь усилителя (точка А) резистор R_V, величина которого указана в таблице 2. Это вызовет снижение выходного напряжения U_ВЫХ усилителя от U_ВЫХ1 до U_ВЫХ2. Тогда входное сопротивление R_ВХ можно рассчитать следующим образом:

.

(20)

5. Определить выходное сопротивление R_ВЫХ, для чего включить нагрузочный резистор R_Н параллельно выходу усилителя (точки С – 0). Это также вызовет снижение выходного напряжения усилителя от U_ВЫХ1 до U_ВЫХ3. Выходное сопротивление вычислить, используя соотношение:

.

(21)

Результаты занести в таблицу 2.

6. Снять АХ усилителя, занося результаты измерений в таблицу 3, и построить ее в координатных осях.

Рисунок 13 – Схема усилителя напряжения на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Таблица 1– Исследование режима работы по постоянному току

Параметр транзистора в рабочей точке		Измеренный
Величина	единица измерения
IБ Р.Т.	мА
UБЭ Р.Т	В
IK Р.Т.	мА
UК Р.Т	В

Таблица 2 – Определение К_U, R_ВХ и R_ВЫХ усилителя

Параметр транзистора	Rн=∞, RV=0		Rн=∞, RV=4,7 кОм		Rн=4,7 кОм
UВХ, мВ	15		15		15
UВЫХ, В	UВЫХ1, В		UВЫХ2, В		UВЫХ3, В
КU
Φ	1800		1800		1800
RВХ	–				–
RВЫХ	–		–

Таблица 3 – Исследование амплитудной характеристики

Входное напряжение UВХ, мВ	10	20	40	60	80	90	100	120	150	200
Выходное напряжение, UВЫХ, мВ

7. Собрать цепь усилителя с общим коллектором по рисунку 14. Повторить описанные выше измерения пп.3-6. Занести результаты измерений в таблицы 4, 5, 6.

Рисунок 14 – Схема усилителя напряжения на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Таблица 4– Исследование режима работы по постоянному току

Параметр транзистора в рабочей точке		Измеренный
Величина	единица измерения
IБ Р.Т.	мА
UБЭ Р.Т	В
IK Р.Т.	мА
UК Р.Т	В

Таблица 5 – Определение К_U, R_ВХ и R_ВЫХ усилителя

Параметр транзистора	Rн=∞, RV=0		Rн=∞, RV=4,7 кОм		Rн=4,7 кОм
UВХ, мВ	15		15		15
UВЫХ, В	UВЫХ1, В		UВЫХ2, В		UВЫХ3, В
КU
Φ	1800		1800		1800
RВХ	–				–
RВЫХ	–		–

Таблица 6 – Исследование амплитудной характеристики

Входное напряжение UВХ, мВ	10	20	40	60	80	90	100	120	150	200
Выходное напряжение, UВЫХ, мВ