лр2
.docМинистерство Российской Федерации по связи и информатизации
Уральский технический институт связи и информатики (филиал)
СибГУТИ
Основы схемотехники
Отчет по лабораторной работе №2.
Выполнил: студент группы ТЕ-91б Ковин А.С.
Екатеринбург, 2011г
Цель работы: Исследование передаточных характеристик и определение основных параметров дифференциальных каскадов на биполярных транзисторах. Изучение методов измерения параметров дифференциальных каскадов.
Выполнение работы.
Тип транзистора BC108B
1. Снимем передаточные характеристики дифференциального каскада:
UВЫХ1 = f(UВХ1); UВЫХ2 = f(UВХ1); UВЫХ = f(UВХ1),
где UВЫХ1 – постоянное напряжение на коллекторе транзистора Q1 (вольтметр М2);
UВЫХ2 – постоянное напряжение на коллекторе транзистора Q2 (вольтметр М4);
UВЫХ – постоянное напряжение между коллекторами транзисторов Q1 и Q2 (вольтметр М3);
UВХ1 – постоянное напряжение на входе каскада (источник V2).
V2, мВ |
Uвых1, В |
Uвых2, В |
Uвых, В |
-200 |
11,75 |
-0,55 |
-12,30 |
-150 |
11,7 |
-0,55 |
-12,25 |
-100 |
11,39 |
-0,54 |
-11,92 |
-80 |
11 |
-0,52 |
-11,53 |
-60 |
10,3 |
-0,24 |
-10,54 |
-40 |
9,07 |
0,99 |
-8,076 |
-20 |
7,25 |
2,8 |
-4,4 |
0 |
5,02 |
5 |
0 |
20 |
2,79 |
7,24 |
4,45 |
40 |
0,95 |
9,05 |
8,1 |
60 |
-0,3 |
10,29 |
10,59 |
80 |
-0,45 |
11 |
11,44 |
100 |
-0,44 |
11,38 |
11,82 |
150 |
-0,4 |
11,7 |
12,11 |
200 |
-0,36 |
11,75 |
12,11 |
2. Определите коэффициент усиления дифференциального сигнала на частоте 1 кГц при несимметричном и симметричном выходе, для чего
-
переведите вольтметры М3 и М4 и миллиамперметр М1 в режим переменного тока (Mode AC на закладке "Value" в окне свойств элемента);
-
установите нулевое напряжение источника V2;
-
задайте параметры источника переменного напряжения V1 (частота 1 кГц и напряжение 5 мВ);
-
изменяя напряжение источника V1, установите переменное напряжение на коллекторе транзистора Q2 примерно равным 1 В;
-
рассчитайте коэффициент усиления каскада по напряжению при несимметричном выходе КD12 = UВЫХ2~ / UВХ1~, где UВЫХ2~ - переменное напряжение на коллекторе транзистора Q2 (вольтметр М4), а UВХ1~ – переменное напряжение на входе каскада (источник V1);
UВЫХ2=0,5В, UВХ1~=0,0044В
КD12=0,5/0,044=113,6
-
рассчитайте коэффициент усиления каскада по напряжению при симметричном выходе КD1S = UВЫХ~ / UВХ1~, где UВЫХ~ - переменное напряжение между коллекторами транзисторов Q1 и Q2 (вольтметр М3).
UВЫХ~=1,014В
КD1S = 1,014/0,0044=230,4
3. Определите входное сопротивление каскада rВХ1 = UВХ1~./ IВХ1~, где IВХ1~ - переменный входной ток каскада (миллиамперметр М1), при параметрах входного сигнала как в п. 2.
IВХ1~=0,187*10-6А
rВХ1=0,0044/(0,187*10-6)=23,5кОм
4. Определите коэффициент передачи синфазного сигнала на частоте 1 кГц при несимметричном выходе, для чего
-
отключите базу транзистора Q2 от общей шины и подключите её к базе транзистора Q1, как показано на рис. 11;
-
измерьте переменное напряжение UВЫХ2~ на коллекторе транзистора Q2 (вольтметр М4) при параметрах входного сигнала UВХ.СФ~ как в п. 4.3;
UВЫХ2~=2,639*10-3В
-
р ассчитайте коэффициент передачи синфазного сигнала при несимметричном выходе КS2 = UВЫХ2~ / UВХ.СФ~, где UВХ.СФ~ – переменное синфазное напряжение на входе каскада (источник V1).
UВХ.СФ~=4,4*10-3В
КS2 =2,639/4,4=0,56
5. Рассчитайте коэффициент ослабления синфазного сигнала в децибелах
КОС.СФ [дБ] = 20 lg(К D12 / К S2).
КОС.СФ [дБ] =46,14
6. Соберите схему дифференциального каскада на биполярных транзисторах с источником тока в цепи эмиттеров (рис. 12) и исследуйте его по методике, аналогичной п. 1 – 5.
Рис.
12
V2, мВ |
Uвых1, В |
Uвых2, В |
Uвых, В |
-200 |
11,75 |
-0,55 |
-12,31 |
-150 |
11,7 |
-0,55 |
-12,25 |
-100 |
11,36 |
-0,55 |
-11,91 |
-80 |
11 |
-0,54 |
-11,50 |
-60 |
10,24 |
-0,48 |
-10,72 |
-40 |
8,97 |
0,68 |
-8,29 |
-20 |
7,1 |
2,54 |
-4,56 |
0 |
4,82 |
4,82 |
0 |
20 |
2,54 |
7,1 |
4,56 |
40 |
0,67 |
8,97 |
8,30 |
60 |
-0,44 |
10,23 |
10,67 |
80 |
-0,46 |
10,96 |
11,42 |
100 |
-0,45 |
11,36 |
11,81 |
150 |
-0,4 |
11,7 |
12,11 |
200 |
-0,36 |
11,75 |
12,11 |
UВЫХ2=0,51В, UВХ1~=0,0043В
КD12=0,51/0,0043=118,6
UВЫХ~=1,035В
КD1S = 1,035/0,0043=240,7
IВХ1~=0,188*10-6А
rВХ1=0,0043/(0,188*10-6)=22,9кОм
UВЫХ2~=0,277*10-3В
UВХ.СФ~=0,0043*10-3В
КS2 =0,277/0,0043=64,4
КОС.СФ [дБ] = 20 lg(К D12 / К S2).
КОС.СФ [дБ] =5,3
7. Соберите схему дифференциального каскада на биполярных транзисторах с токовыми зеркалами в цепи эмиттеров и в цепи коллекторов (рис. 13). Транзисторы Q5 и Q6 возьмите типа QPL из библиотеки «misc».
8. Снимите передаточную характеристику дифференциального каскада UВЫХ2 = f(UВХ1), последовательно задавая входное напряжение UВХ1 (источник V2) из ряда
-20, -15, -10, -8, -6, -4, -2, 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20 мВ,
и фиксируя показания вольтметра М2. Результаты эксперимента сведите в таблицу. Постройте снятую передаточную характеристику.
Uвх1,мВ |
-20 |
-15 |
-10 |
-8 |
-6 |
-4 |
-2 |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
15 |
20 |
Uвх2,мВ |
-567 |
-556 |
-540 |
-529 |
-511 |
-443 |
1960 |
4515 |
7018 |
9465 |
11800 |
11900 |
11920 |
11940 |
11950 |
9. Определите коэффициент усиления дифференциального сигнала на частоте 1 кГц при несимметричном выходе, для чего
-
переведите вольтметр М2 и миллиамперметр М1 в режим переменного тока (Mode AC на закладке "Value" в окне свойств элемента);
-
установите нулевое напряжение источника V2;
-
задайте параметры источника переменного напряжения V1 (частота 1 кГц и напряжение 0,5 мВ);
-
изменяя напряжение источника V1, установите переменное напряжение на коллекторе транзистора Q2 примерно равным 1 В;
-
рассчитайте коэффициент усиления каскада по напряжению при несимметричном выходе КD12 = UВЫХ2~ / UВХ1~, где UВЫХ2~ - переменное напряжение на коллекторе транзистора Q2 (вольтметр М2), а UВХ1~ – переменное напряжение на входе каскада (источник V1).
UВЫХ2~=1В
UВХ1~=0,791*10-3В
КD12=1/0,791*10-3=1264,2
10. Определите входное сопротивление каскада (рис.13), коэффициент передачи синфазного сигнала, коэффициент ослабления синфазного сигнала в децибелах по методике п. 3 – 5.
IВХ1~=0,023*10-6А
rВХ1=(0,791*10-3)/(0,023*10-6)=34,4кОм
UВЫХ2~=16,13 *10-6В
UВХ.СФ~=0,791*10-3В
КS2 =(16,13*10-6)/(0,791*10-3)=0,02
КОС.СФ [дБ] = 20 lg(К D12 / К S2).
КОС.СФ [дБ] = 96
Вывод: По выполненным измерениям видно что, наименьший коэфицент ослабления имеет схема дифференциального каскада на биполярных транзисторах с источником тока в цепи эмиттеров. Также я исследовал передаточные характеристик и определелил основные параметры дифференциальных каскадов на биполярных транзисторах. Изучил методы измерения параметров дифференциальных каскадов.