Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
Дослідження підсилювальних каскадів на уніполярних та біполярних транзисторах
Лабораторна робота №1
Виконали студенти гр. Ткт-12мс
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
Вінниця ВНТУ 2004
Мета роботи:
Експериментально дослідити параметри та характеристики підсилювальних каскадів на уніполярних та біполярних транзисторах. Вивчити вплив основних елементів каскадів на їх основні параметри та характеристики.
Досліджувальна та вимірювальна апаратура:
1. Лабораторний стенд.
2. Джерело живлення.
3. Генератор сигналів низькочастотний Г3-102
4. Генератор сигналів високочастотний Г4-102
5. Вольтметр цифровий В7-27А
6. Мілівольтметр В3-38 або В3-39, В3-40.
7. Осцилограф С1-67 або С1-86.
8. Фазометр Ф2-28.
Короткі методичні вказівки до розрахунку:
Для розрахунку внутрішнього опору транзистора в р.т необхідно використовувати його вихідні характеристики, взяті з довідника
Ri=UCВ IC,
Частотні спотворення МН та МВ обчислити в дБ за виразом МН(В)=20lgK0 KН (В), визначивши за частотними характеристиками область СЧ, К0 і відповідно КН та КВ. Смугу пропускання підсилювача визначити як різницю частот FВ,FН(F=FВ-FН) на рівні 3дБ (0,707К0).
Програма експериментальних досліджень:
1. Підключити схему підсилювача на уніполярних транзисторах.
2. Визначити режими транзисторів за постійним струмом (Uc,Uв,Uз1,Uз2,Uзв). Встановити оптимальне положення робочої точки VT2, виходячи з мінімальних спотворень форми сигналу.
3. Визначити коефiцiенти підсилення напруги кожного з каскадів. Виміри провести при Rн=10 кОм, Uвх=50 мВ, F=1 кГц. Дослідити дію конденсатора С5 на коефіцієнт підсилення.
4. Встановити залежність коефіцієнта підсилення від коефіцієнта навантаження Кн=Rн/Ri. Дослідження провести при параметрах сигналу згідно п.3 та зміни опору навантаження в межах 1...33 кОм.
5. Дослідити амплітудну характеристику підсилювача при опорах навантаження 3...10 кОм. Частоту сигналу встановити рівною 1кГц, значення рівня вхідного сигналу змінювати в межах 0...200 мВ. Визначити лінійні та нелінійні ділянки амплітудної характеристики та динамічний діапазон сигналу підсилювача.
6. Дослідити амплітудно-частотну характеристику (АЧХ) підсилювача при опорах навантаження 1кОм; 5,1кОм; 10 кОм. Орієнтовний рівень вхідного сигналу 50 мВ. Можливо використовувати інші значення рівня у випадку значних спотворень форми вихідного сигналу. Частоту сигналу змінювати в межах 20 Гц - 1000 кГц. Визначити області НЧ, СЧ, ВЧ.
7. Дослідити АЧХ підсилювача при різних значеннях ємності розділового конденсатора. Досліди провести при опорі навантаження 10 кОм.
8. Визначити частотні спотворення підсилювача Мн та Мв, на частотах 50 Гц та 50 кГц i смугу пропускання на рівні 3 дБ, для всіх використаних значень опорів навантаження i ємностей розділового конденсатора.
9. Дослідити фазочастотну характеристику (ФЧХ) підсилювача при опорах навантаження 1кОм та 10кОм. Використати для визначення фазового зсуву між вхідною та вихідною напругою фазометр.
10. Підключити підсилювач на біполярних транзисторах.
11. Визначити режими транзисторів за постійним струмом ( Uk,Ue, Uб, Uбе ). Виставити оптимальне положення робочої точки VT3 (по формі вихідного сигналу).
12. Визначити коефіцієнти підсилення напруги кожного з каскадів VT3, VT4. Виміри провести при Rн=4,7 кОм, Uвх=5мВ, F=1кГц. Дослідити дію конденсатора С6 та шунтуючу дію наступного каскаду.
13. Встановити залежність коефіцієнта підсилення від опору навантаження. Дослід проводити при параметрах сигналу згідно п.12 та зміни опору навантаження в межах 0,5...30 кОм.
14. Дослідити амплітудну характеристику підсилювача при опорах навантаження 2,2 кОм i 1 кОм на частоті 1кГц, вхідний сигнал змінювати в межах 0...200 мВ. Далi згідно п.5.
15. Дослідити АЧХ підсилювача при трьох значеннях опору навантаження 0,5кОм;4,7кОм;15кОм. Орієнтовний рівень вхідного сигналу 5 мВ. Частоту сигналу змінювати в межах 20 Гц-1000 кГц.
16. Дослідити АЧХ підсилювача при різних значеннях ємності розділового конденсатора. Дослід провести при опорі навантаження 4,7кОм.
17. Відповідно з п.8.
18. Дослідити ФЧХ підсилювача при опорах навантаження 0,5 кОм та 4,7 кОм.
Вхід
Результати досліджень:
Таблиця 1 – Прикладені напруги при вхідній напрузі Uвх=50 мВ.
|
R12 |
R11 |
R10 |
R9 |
R8 |
R7 |
R6 |
UR, мВ |
17 |
24 |
36 |
54 |
78 |
68 |
10 |
Таблиця 2 – Прикладені напруги при зміні вхідних напруг.
|
Uвх=20 мВ |
Uвх=30 мВ |
Uвх=50 мВ |
Uвх=60 мВ |
UR7 мВ |
30 |
46 |
72 |
68 |
UR8 мВ |
34 |
54 |
84 |
100 |
UR9 мВ |
24 |
38 |
54 |
70 |
Таблиця 3 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=50 мВ.
Fвх, Гц |
20 |
50 |
1к |
5к |
10к |
20к |
50к |
100к |
150к |
200к |
UR6 мВ |
12 |
10 |
62 |
120 |
88 |
85 |
10 |
10 |
9 |
9 |
UR7 мВ |
10 |
7 |
72 |
11 |
64 |
92 |
60 |
40 |
28 |
22 |
UR8 мВ |
11 |
9 |
50 |
62 |
48 |
80 |
86 |
38 |
26 |
20 |
Графік 1 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=50 мВ.
Таблиця 4 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=50 мВ.
Fвх, Гц |
20 |
50 |
1к |
5к |
10к |
20к |
50к |
100к |
150к |
200к |
UС7С9 мВ |
8 |
7,5 |
62 |
72 |
46 |
48 |
36 |
23 |
16 |
14 |
UС8С10 мВ |
4,2 |
9 |
62 |
72 |
46 |
47 |
36 |
20 |
14 |
12 |
Графік 2 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=50 мВ.
МверхС8С10=44 кГц
МнижС8С10=310 Гц
МверхС7С9=47 кГц
МнижС7С9=300 Гц
Uбvt3=1,173 В
Uкvt3=12,12 В
Uеvt3=0,535 В
Uбеvt3=0,642 В
Uвих=300 мВ Uвх=0,5 В F=1 кГц
Uвихс6=2,85
Таблиця 5 – Прикладені напруги при вхідній напрузі Uвх=0,5 В.
|
R18 |
R15 |
R20 |
R21 |
R22 |
R23 |
UR, мВ |
17 |
24 |
36 |
54 |
78 |
68 |
Таблиця 6 – Прикладені напруги при зміні вхідних напруг Uвх=0,5 В.
Uвх мВ |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
UR19 В |
3 |
1,35 |
1,6 |
1,8 |
2 |
1,9 |
2 |
UR21 В |
3,6 |
3,6 |
3,6 |
3,6 |
3,6 |
3,6 |
1,2 |
Графік 3 – Прикладені напруги при зміні вхідних напруг.
Таблиця 7 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=0,5 В.
Fвх, Гц |
20 |
50 |
1к |
5к |
10к |
20к |
50к |
100к |
150к |
200к |
UR18 мВ |
8м |
40м |
480м |
560м |
520м |
380м |
220м |
160м |
80м |
70м |
UR20 мВ |
100м |
3,12м |
2,6 |
2,5 |
2,3 |
2 |
1 |
780м |
620м |
520м |
UR21 мВ |
185м |
580м |
3 |
3,2 |
3 |
2,4 |
1,4 |
600м |
880м |
760м |
Графік 4 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=0,5 В.
Таблиця 8 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=0,5 В.
Fвх, Гц |
20 |
50 |
1к |
5к |
10к |
20к |
50к |
100к |
150к |
200к |
UС7С9 В |
2,6 |
3,2 |
3,4 |
3,6 |
2,8 |
2,2 |
1,25 |
860м |
700м |
640м |
UС8С10 В |
100м |
3,12м |
2,6 |
2,5 |
3,2 |
2 |
1 |
780м |
620м |
520м |
Графік 5 – Прикладені напруги при зміні вхідних частот, Uвх=0,5 В.
Висновок:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________