5.6. Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- наименование, цель и программу работы;

- принципиальную схему лабораторной установки;

- таблицы с экспериментальными и расчетными данными;

- графики входных и выходных статических и динамических характеристик транзистора;

- график зависимости коэффициента усиления по току β от тока коллектора;

- результаты отдельных измерений и расчетов, не сведенные в таблицы;

- анализы полученных результатов и сравнение их со справочными данными, оформленные в виде выводов по работе.

5.7. Вопросы для самоконтроля

1. Объяснить принцип работы транзистора.

2. Пояснить особенности схем включения транзисторов.

3. Как зависят основные коэффициенты передачи и усиления транзистора от токов Iэ(Iк)? Почему?

4. Объяснить характер статических характеристик и для каких целей их используют?

5. Что такое коэффициенты α и β, какова взаимосвязь между ними?

6. Что такое обратный ток коллектора?

7. Чем отличается динамический режим работы транзистора от статического?

8. Что такое точка покоя и как она задается?

9. Пояснить особенности режимов работы транзистора?

10. Как определяются основные параметры транзистора в динамическом режиме по известным статическим параметрам?

11. Рассказать, где и для чего используются транзисторы?- hhh - hhh

5.8. Рекомендуемая литература

1. Жеребцов И.П. Основы электроники.- Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 352с.

2. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. – М.: Высш. шк., 1982.

3. Тугов Н.М. Полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат.

4. Изъюрова Г.И. и др. Расчет электронных схем. Примеры и задачи.- М.: Высш.шк., 1987.-335с. С.65-68.

5. Электронные приборы: Учеб. для вузов/ В.Н. Дулин, Н.А. Аваев, В.П. Демин и др.; Под ред. Г.Г. Шишкина.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- С.172-173.

6. Исследование однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе.

6.1. Цель работы

Целью работы является достижение знания и понимания физики процессов, происходящих в усилителе переменного тока, собранном на биполярном транзисторе, а также овладение методом экспериментального исследования его амплитудных и амплитудно-частотных характеристик.

6.2. Программа работы

6.2.1. Ознакомиться с теорией и методом исследования характеристик усилительного каскада с общим эмиттером, схемой лабораторной установки, назначением переключателей и измерительных приборов.

6.2.2. Исследовать усилительные свойства каскада в области средних частот, для чего снять амплитудную характеристику и оценить влияние сопротивления коллекторной нагрузки и емкости цепи температурной стабилизации на коэффициент усиления по напряжению.

6.2.3. Исследовать частотные свойства каскада, для чего снять амплитудно-частотные характеристики при различных значениях емкостей разделительного конденсатора и нагрузки и определить по ним протяженность полосы пропускания.

6.3. Усилительный каскад с общим эмиттером

Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном с общим эмиттером, приведена на рис.6.1.

Основными элементами являются источник питания Eк, транзисторVTи резисторRк, являющийся коллекторной нагрузкой транзистора. Транзистор, управляемый током базы, и резисторRкобеспечивают формирование переменного выходного напряжения каскада при подаче на него переменного сигнала.

Разделительный конденсатор Cp1предотвращает протекание постоянного тока, созданного источникомEк, через источник входного сигнала и позволяет обеспечить независимость режима покоя транзистораVTот внутреннего сопротивления источника входного сигнала.

Разделительный конденсатор Cp2не пропускает в цепь нагрузки постоянную составляющую напряжения, падающего на выходе с транзистора. В результате выходное напряжениеUвыхкаскада является знакопеременным.

Резисторы R1 иR2 задают режим покоя транзистора, а резисторRэ осуществляет его температурную стабилизацию. КонденсаторCэшунтирует резисторRэпо переменному току, предотвращая снижение коэффициентов усиления каскада.

Принцип работы усилительного каскада заключается в следующем. ПриUвх=0 транзистор находится в состоянии покоя: в цепи его базы течет постоянный токIбп, в цепи коллектора – постоянный токIкп, напряжение на выходе транзистораUкэптакже постоянно, ток нагрузки и выходное напряжение каскада равны нулю. Переменное входное напряжение (Uвх≠ 0), прикладываемое к транзистору, вызывает появление переменной составляющей тока базыi_Б~, что приводит к появлению переменной составляющей тока коллектораi_к~. За счет последней на резистореRксоздается переменное падения напряженияU_Rк~=Rк*i_к~, которое через конденсаторCp2передается на выход каскада. В цепи нагрузки появляется переменный ток.

Усилительные свойства каскада зависят от амплитуды и частоты входного сигнала. Влияние амплитуды входного сигнала на амплитуду выходного отражает амплитудная характеристика усилителя. Она снимается при постоянной частоте, соответствующей диапазону средних частот, и синусоидальной форме входного сигнала. Примерный вид амплитудной характеристики показан на рис.6.2.

На амплитуде выделен рабочий участок б-в, в пределах которого выходной сигнал также имеет синусоидальную форму, а его амплитуда пропорциональна амплитуде входного сигнала. На участке а-б выходной сигнал плохо различим на фоне собственных шумов усилителя. На участке в-г выходной сигнал усилителя несинусоидален, т.к. режим работы транзистора становится нелинейным при этом полуволна выходного сигнала ограничиваются по уровню. Такое искажение формы выходного сигнала усилителем называют нелинейным. Причинами нелинейных искажений являются отсечка и насыщение транзистора.

Влияние частоты входного сигнала на амплитуду выходного сигнала отражаетамплитудно-частотная характеристика(АЧХ) усилителя. Под АЧХ понимается зависимость модуля коэффициента усиления по напряжению от частоты синусоидального входного сигнала неизменной амплитуды. Примерный вид АЧХ показан на рис.6.3. На амплитуде можно выделить полосу средних частот (участок а-б), в котором коэффициент усиления примерно постоянен и равен К_Uo, полосу низких частот (участок 0-а) и полосу высоких частот (участок б-в).

Снижение коэффициента усиления в полосе низких частот обусловлено влиянием конденсаторов Cp1,Cp2иCэ, а снижение коэффициента усиления в полосе высоких часто обусловлено частотными свойствами транзистора (снижением его коэффициента передачи тока с ростом частоты) и шунтирующим влиянием емкости коллекторного перехода транзистора по отношению к выходной цепи.

Если входной сигнал содержит гармонические составляющие, частоты которых лежат в различных полосах АЧХ усилителя, то они усиливаются по-разному, из-за чего форма выходного сигнала отличается от формы входного. Такие искажения формы выходного сигнала усилителя называют частотными. Количественной характеристикой частотных искажений является коэффициент частотных искаженийМ, определяемый по формуле

, (6.1)

где K_U(f) иM(f) – коэффициенты усиления и частотных искажений на произвольной частотеf.

Частотные свойства усилителя характеризует также его полоса пропускания∆f, лежащая между нижнейf_Ни верхнейf_Вграничными частотами (рис.6.3). В качестве последних принимают частоты, на которых коэффициент частотных искажений равен. Значения граничных частот и ширина полосы пропускания зависят от емкостей конденсаторов усилителя и параметров его транзистора.