β ЗАВДАННЯ ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ІНДИВІДУАЛЬНОЇ РОБОТИ

“ РОЗРАХУНОК ТА АНАЛІЗ ОДНОКАСКАДНОГО ПІДСИЛЮВАЧА НА

БІПОЛЯРНОМУ ТРАНЗИСТОРІ ЗА СХЕМОЮ ЗІ СПІЛЬНИМ ЕМІТЕРОМ

В СЕРЕДОВИЩІ EWB ”

Для студентів 2-го курсу спеціальності « Інформаційно-вимірювальні системи»

1. Мета роботи:

- поглиблене вивчення та засвоєння процесів формування та підсилення електричних інформаційних сигналів ( ЕІС ) в підсилювачах на біполярних транзисторах ( БТ );

• набуття навиків розрахунку та аналізу однокаскадних підсилювачів шляхом моделювання в середовищі EWB за постійним струмом, в частотній та часовій областях.

2. ЗАДАНО: 2.1. Принципова електрична схема однокаскадного підсилювача.

2. 2. Тип БТ із бібліотеки EWB.

3. Необхідно:

3.1. Сформувати в середовищі “Multisim” принципову електричну схему однокаскадного підсилювача на БТ за схемою зі спільним емітером і зміщенням фіксованим струмом бази ( рис.1, без кола емітерної термостабілізації ), використовуючи тип транзистора із бібліотеки EWB у відповідності з варіантом ( номер у списку групи ).

3.2. Визначити параметри заданого БТ: максимально допустимий струм колектора ( І к.доп); - максимально допустиму напругу КЕ (UКЕ.ДОП ) ;

- типове значення коефіцієнта підсилення за струмом для схеми СЕ (Н21). Визначити аналог та зафіксувати основні параметри БТ.

3.3.Розрахувати та шляхом моделювання в EWB підібрати номінали компонентів ЕП за постійним струмом з фіксованим струмом бази для забезпечення роботи БТ в режимах насичення, відсічки та в активному режимі.

3.4. Провести аналіз ЕП за постійним струмом та визначити диференціальні ( мало сигнальні ) Н-параметри в робочій точці.

3.4.Провести аналіз ЕП та накреслити осцилограми вхідних та вихідних електричних інформаційних сигналів (ЕІС) при подачі на вхід ЕП гармонічних та імпульсних сигналів за початкового режиму БТ : активний, насичення, відсічки.

3.5.Дослідити ЕП в частотній та часовій областях.

4.Методичні вказівки

4.1. Розрахунок еп за постійним струмом

Розрахунок за постійним струмом проводиться з метою визначення напруги джерела живлення, величин опорів резисторів в колі колектора та бази для забезпечення вказаних вище режимів роботи БТ ( активного, насичення, відсічки ).

Визначення допустимої напруги джерела живлення Ек

Для цього відкрити параметри заданного БТ ( BJT - NPN - Detal Report) та зафіксувати величини: - H21 ( коефіцієнт підсилення БТ за струмом в схемі зі СЕ ); - значення допустимої напруги U КЕ.ДОП , В ) - максимально допустимий струм колектора І К.ДОП, А.

Наприклад, для транзистора 2N….A маємо: Н21 = 300; UКЕ = 10 B; ІК.ДОП = 80 mA.

Напруга джерела живлення встановлюється за умови ЕК < 0.9 U КЕ ДОП.

Приймаємо ЕК = 9.0 В.

Побудова лінії навантаження

Подальші розрахунки та аналіз проводяться графоаналітичним методом. На сімействах вхідних та вихідних характеристик наносяться відповідні значення параметрів та лінія навантаження. Опір резистора в колі колектора визначається :

Rk = ЕК / І К. макс, де ІК.макс = 0.9 ІК.ДОП.

Для БТ 2N…A приймаємо І К.ДОП = 70 mA

Початкове положення робочої точки (РТ ) при підсиленні гармонічних або двополярних сигналів встановлюється на середині лінії навантаження там, де ІКО = 0.5 ІК МАКС. В нашому випадку ІК0 = 35 mA

Таке положення РТ ( такий струм колектора ) забезпечується струмом бази ІБ0 = IК0 / Н21, а відтак маємо І Б0 = 120 uA. Звертаю увагу на те, що значення Н21 в паспортних даних фіксується за визначених умов ( max-min), а тому в подальших розрахунках ця велисина встановлюється експериментально. Так, необхідний режим в робочій точці ( UКЕ0 = 4.5 В; I К0 = 35 mA ) досягається при струмі бази ІБ0 = 212 uA.

З метою експериментального налаштовування ЕП шляхом моделювання в середовищі EWB сформувати принципову електричну схему рис.1-а.

Рис.1-а Принципова електрична схема ЕП для дослідження

за постійним струмом

Рис.1-б. Принципова електрична схема ЕП для розрахунку Н-параметрів

Для створення необхідного зміщення бази фіксованим струмом в коло бази вмикається резистор RБ, опір якого визначається як ЕК/ІБ0. Для експериментального налаштовування ЕП, а також для забезпечення зміни струму в межах ІБ макс ( режим насичення ) до ІБ.мін ( режим відсічки ) опір в колі бази формують за допомогою резистора і потенціометра R3.

Визначення вхідного опору та Н-параметрів

Вхідний опір транзистора в робочій точці за постійним струмом, а також диференціальні Н-параметри визначаються за співвідношеннями:

R пост = U БЕ / I Б ; R диф = Н 11 = UБЕ / I Б; H 21 = I K /IБ; Н22=UКЕ/IК.

Диференціальні параметри визначаються шляхом незначної зміни ( ) напруги та струму відносно робочої точки. Для чого в робочій точці шляхом зміни опору потенціометра в колі бази змінюють струм бази на 10 …20 мкА та фіксують відповідні зміни струмів і напруг. Зверніть увагу на різницю опорів за постійним та змінним струмами. Для наведених на рис.1 значень напруг і струмів маємо:

R пост = ; Н 11 = H 21 = Н22 =

Диференціальні параметри визначаються також шляхом подачі на вхід

ЕП гармонійного сигналу малої амплітуди ( 2…5 мВ) за початкового стану в робочій точці. При цьому всі мультиметри перевести в режим виміру змінного струму, що забезпечить відображення та їхніх шкалах відповідних змін ( ) струмів та напруг ( рис. 1-б ).

Визначити коефіцієнт підсилення ЕП за напругою.

Експериментально шляхом моделювання в середовищі EWB визначити опір резисторів в колі бази, за яких забезпечуються вказані вище режими БТ

Сформувати принципову схему, подану на рис.2.