Контрольные вопросы

1. Основная особенность ВАХ полупроводникового диода.

2. Что дает аппроксимация ВАХ нелинейных резисторов?

3. Когда диод можно считать ключом?

4. За счет чего происходит выпрямление гармонического сигнала в схемах выпрямителей?

5. Как можно описать выпрямление со спектральной точки зрения?

6. Что такое коэффициент пульсации и как его можно определить?

7. В чем преимущество двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным?

8. За счет чего происходит сглаживание пульсаций в выпрямителях с емкостной нагрузкой?

9. За счет чего происходит сглаживание пульсаций в выпрямителях с индуктивным фильтром?

1.3 Методические указания

3.1. Ознакомиться с расположением элементов схем выпрямителей на лабораторном макете.

3.2. Собрать схему однополупериодного выпрямителя с определенным сопротивлением нагрузки и на его вход подать сигнал с генератора гармонических колебаний. Этот же сигнал подать на вход осциллографа, установить удобную частоту и амплитуду входного сигнала и зарисовать его осциллограмму. Подключить осциллограф на выход схемы и тоже зарисовать .

3.3. Подключить параллельно нагрузке конденсатор С1, затем конденсатор С2 и зарисовать форму выходного напряжения с этими сглаживающими фильтрами. Измерить с помощью осциллографа или соответствующих вольтметров постоянную составляющую выходных напряжений и пульсации. Вычислить коэффициенты пульсаций в обоих случаях.

3.4. Собрать схему двухполупериодного выпрямителя с тем же сопротивлением нагрузки, что и в схеме первого выпрямителя.

Выполнить все действия, указанные п пунктах 3.2 и 3.3.

3.5. Сравнить коэффициенты пульсации одно- и двухполупериодного выпрямителей при одинаковых нагрузках и фильтрах, сделать выводы и оформить отчет.

2 Усилитель на биполярном транзисторе

Целью работы является изучение принципа действия усилителей электрических сигналов, знакомство с методами анализа нелинейных электрических цепей и экспериментальное исследование основных характеристик резисторного усилителя напряжения на биполярном транзисторе.

2.1 Задание

1. При подготовке к работе необходимо изучить:

• основные параметры и классификация усилителей;

• механизм усиления в простейшей схеме;

• физический метод анализа простейшего усилителя;

• графический метод анализа простейшего усилителя;

• графоаналитический метод анализа простейшего усилителя;

• назначение элементов в схеме типового усилителя;

• расчет основных параметров усилителя.

1.2. Рассчитать и собрать схему типового резисторного усилителя.

1.3. Исследовать усилитель экспериментально:

• измерить коэффициент усиления при нескольких величинах сопротивления нагрузки транзистора;

• снять амплитудно-частотную характеристику усилителя при одном значении сопротивления нагрузки и определить из нее полосу усилителя;

• измерить амплитудную характеристику при фиксированной частоте из полосы усиления и определить динамический диапазон усилителя.

1.4. Оформить отчет о проделанной работе.

2.2 Теоретическая часть

Усилителями называются радиоэлектронные устройства, предназначенные для увеличения интенсивности электрических сигналов за счет энергии некоторого внешнего источника.

Задача усиления в общем виде может быть сформулирована так. Усилитель – некоторый четырехполюсник (рис.1 а)), на вход которого поступает сигнал в виде напряжения (или тока), а на выходе должен быть образован сигнал в виде напряжения (или тока)

,

где – число, большее единицы, называется коэффициентом усиления.

рис.1 а). Обозначение четырехполюсника	рис.1 б). Нелинейная резистивная цепь постоянного тока

Это соотношение является характеристикой преобразования усилителя, из которой видно, что усилитель не должен изменять форму сигнала, а только пропорционально увеличивать все мгновенные значения входного сигнала. Отклонение от линейной зависимости между выходным и входным сигналами – ненужный эффект в усилителях и когда он возникает, то называется нелинейными искажениями.

Отставание выходного сигнала от входного во времени – (задержка) не является искажением, так как форма, а, значит, и информация, содержащаяся во входном сигнале, на выходе усилителя сохраняются. В цепях с электрически безынерционными элементами – резисторами – задержка входного сигнала при усилении чрезвычайно мала и ей можно пренебречь.

Несмотря на то, что усиление описывается линейной зависимостью между выходным и входным сигналами, его невозможно выполнить в линейном четырехполюснике. Для усиления нужно преобразовать энергию некоторого внешнего источника в энергию сигнала. Преобразование энергии возможно только в нелинейной или параметрической цепи, поэтому схема усилителя должна содержать нелинейный или параметрический элемент.

В усилителях сигналов радиочастотного диапазона происходит преобразование энергии источника питания радиоэлектронных схем в энергию сигнала, а в качестве нелинейных элементов чаще всего используются полупроводниковые транзисторы.

В настоящей работе рассмотрим усиление сигналов в нелинейном резистивном четырехполюснике с биполярным транзистором, включенным по схеме с общим эмиттером.