- •1. Цели лабораторной работы
- •3. Описание схем, исследуемых в работе. Основные соотношения в схемах
- •3.1 Усилитель по схеме об.
- •3.2 Усилитель по схеме оэ (Общий эмиттер)
- •2.1.3 Усилитель по схеме ок (Схема с общим коллектором, или эмиттерный повторитель)
- •4.Программа выполнения лабораторной работы
- •4.1 Предварительная подготовка
- •4.1.1 Изучить учебные материалы, изложенные в лекционном курсе и в рекомендуемой литературе
- •4. 1.2 По исходным значениям параметров усилительных каскадов, приведенных в таблице1, рассчитать значения элементов схем.
- •1.Выбор положения рабочей точки на выходных характеристиках транзистора, обеспечивающей оптимальное воспроизведение входного сигнала с заданной амплитудой на нагрузке.
- •4.2.2 Исследование схемы оэ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2
ОДНОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ С ЕМКОСТНОЙ СВЯЗЬЮ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
1. Цели лабораторной работы
Целями лабораторной работы являются:
-Закрепление теоретического учебного материала по вопросам построения, анализа и расчета базовых однокаскадных схем усилителей с емкостной связью (схемы ОБ, ОЭ, ОК)
– Умение проводить анализ и расчет режимов работы усилителей с емкостной связью по постоянному и переменному току на биполяр––– ных транзисторах
– Умение проводить расчет предложенных схем усилителей по заданным исходным данным
– Проведение экспериментального исследования предложенных схем с использованием лабораторноq станции NI ELVIS ǀǀ+ и программы схемотехнического проектирования MULTISIM.
3. Описание схем, исследуемых в работе. Основные соотношения в схемах
Принципиальные схемы базовых однокаскадных усилительных каскадов на биполярных транзисторах приведены на рисунках 15,16,17. Главное , что их отличает – это способ подачи входного сигнала к управляющим электродам транзистора. Критерием отнесения способа подачи входного сигнала к тому или другому виду служит наличие общей точки между управляющим и выходным сигналами транзистора. Эту точку называют часто “землей” схемы. Различают три способа подачи входного сигнала:
Транзистор включен по схеме “общий эмиттер” (усилитель по схеме ОЭ, ( рис. 16). В этой схеме общей точкой для управляющего сигнала и выходного является эмиттер транзистора.
Транзистор включен по схеме “общая база” (усилитель по схеме ОБ, рис.15). В этой схеме общей точкой для управляющего сигнала и выходного является база транзистора.
Транзистор включен по схеме “общий коллектор” (усилитель по схеме ОК, рис.17). В этой схеме общей точкой для управляющего сигнала и выходного является коллектор транзистора.
3.1 Усилитель по схеме об.
Схема ОБ функционирует следующим образом. С помощью источников постоянного напряжения ЕЭ, ЕК и резисторов RЭ, RK задается исходное рабочее состояние транзистора (в дальнейшем условно обозначаемое буквой А), обеспечивающее необходимые параметры входного напряжения. Входной сигнал, поступающий от источника ЕГ с внутренним сопротивлением RГ, создает в эмиттерной цепи транзистора управляющий ток iэ, который с коэффициентом передачи по току α передается в цепь коллектора. Создаваемое током коллектора iк= αiэ падение напряжения на эквивалентном сопротивлении нагрузки RKǀ׀RН=RКН и является выходным напряжением усилителя. Конденсатор C1 устраняет связь по постоянному току между источником ЕГ и входной цепью транзистора, а конденсатор С2 – между выходной цепью транзистора и сопротивлением нагрузки.
Статический режим схемы характеризуется следующими значениями токов и напряжений:
а) Ток покоя в цепи эмиттера
–(18)
б ) Ток покоя в цепи коллектора:где α0 – коэффициент передачи по току транзистора в схеме ОБ
в) Напряжение на эмиттере:
(19)
Рис.15
г) Напряжение на коллекторе:
(20)
Для динамического режима работы схемы наиболее значимыми являются соотношения:
В области средних частот:
а ) Входное сопротивление транзистора :
, (21)
где rэ- сопротивление перехода база-эмиттер, rб- сопротивление проводящего слоя базы
б ) Коэффициент передачи по напряжению:
22)
в) Выходное сопротивление схемы (относительно зажима коллектора):
(23)
где rk – сопротивление коллекторного перехода
В области нижних частот:
C понижением частоты входного сигнала возрастает сопротивление разделительных конденсаторов, что и отражается на частотной зависимости коэффициента передачи по напряжению. Рассматривая электрические процессы в входной и выходной цепях усилителя независимым, получим;
а) Комплексный коэффициент передачи:
(24)
где – эквивалентная постоянная времени в области низших частот, τн1=С1(RГ+RВХ(ОБ)), τн2=С2(RК+RН),
б) Модуль комплексного коэффициента передачи(АЧХ)
(25)
в) Фазо – частотная характеристика (ФЧХ):
(26)
г) Значение нижней граничной частоты:
(27)
д ) Коэффициент частотных искажений, представляющий отношение:
(28)
Заметим, что на граничной частоте ωн коэффициент частотных искажений принимает значение МН= 1.4.
В области высших частот:
С переходом частоты входного сигнала за пределы полосы пропускания, ограниченной сверху значением ω=ωв, существенную роль в формировании частотных свойств усилителя приобретают зависимость коэффициента передачи по току транзистора, емкости переходов транзистора, емкость нагрузки, паразитные емкости элементов схемы.
Анализ совокупного влияния отмеченных элементов на частотные зависимости в схеме ОБ позволяет получить следующие соотношения:
а) Комплексный коэффициент передачи:
((29)
где; τвэкв=τα+(СK+СН*)RКН – эквивалентная постоянная в области высших частот, СК – емкость коллекторного перехода, СН – емкость нагрузки, τα – постоянная времени, определяющая зависимость коэффициента передачи по току в схеме ОБ:
(30)
Постоянная времени τα определяет собственную верхнюю граничную частоту коэффициента передачи по току:
fα=1/2πτα (31)
б) Модуль комплексного коэффициента передачи(АЧХ)
(32)
в) Фазо – частотная характеристика (ФЧХ):
(33)
г) Значение верхней граничной частоты:
(34)
д ) Rоэффициент частотных искажений, представляющbq отношение:
(35)
На граничной частоте ωн коэффициент частотных искажений принимает значение МВ= 1.4.