Лабораторная работа № 2

Исследование усилительных каскадов на биполярных транзисторах.

Цель работы - практическое ознакомление с особенностью уси­лительных каскадов с общим эмиттером (0Э), общим коллектором (ОК) или эмиттерным повторителем, общей базой (ОБ).

1. Вопросы, рассматриваемые в работе.

1.1. На чем основано усиление электрических сигналов с по­мощью транзистора?

1.2. Почему схема с общим эмиттером нашла наибольшее приме­нение?

1.3. Что такое режим покоя усилителя?

2. Оборудование: лабораторный стенд, блок №3 (схемы A1, A2, A3), соединительные провода.

3. Задание №1. Исследование усилительного каскада ОЭ.

3.1. Снять амплитудную характеристику U_вых=f(U_вх).

3.2. Снять частотную характеристику К = φ(f) при U_вх=соnst.

3.3. Измерить параметры режима покоя U_бэо ,U_кэо.

4. Задание №2. Исследование усилительного каскада ОК (эмиттерного повторителя).

Снять амплитудную характеристику U_вых=f(U_вх).

5. Задание №3. Исследование усилительного каскада OБ.

Снять амплитудную характеристику U_вых=f(U_вх).

6. Порядок выполнения задания №1. Схема А1.

6.1. Снятие амплитудной характеристики каскада ОЭ.

6.1.1. Включить стенд в сеть, поставив сетевой тумблер в положение ВКЛ и нажав кнопку СЕТЬ на блоке питания.

6.1.2. На одном из источников питания VI или V2 выставить напряжение 15 В, повернув ручки ГРУБО и ПЛАВНО по часовой стрел­ке до упора.

6.1.3. Подать питание на исследуемую схему "+" –Х6,"-" -Х9.

6.1.4. Выключить сетевой тумблер.

6.1.5.Напряжение, предназначенное для усиления, подать с выхода звукового генератора на вход каскада, одновременно изме­ряя его с помощью мультиметра. Для этого вход генератора соеди­нить двухлучевыми проводами с входными клеммами каскада:

"~" -Х2, " " - ХЗ и с мультиметром, выставленным на измерение

переменного напряжения на пределе измерения 2 В.

6.1.6. Ручку АМПЛИТУДА звукового генератора повернуть про­тив часовой стрелки до упора (фиксации). Переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 3 или 4.

6.1.7. Выход каскада соединить двухлучевыми проводами с мультиметром, выставленным на измерение переменного напряжения на пределе измерения 20 В и с входом осциллографа: Х7 -"Y", X8 -" ".

6.1.8. Переключатель осциллографа ВОЛЬТ/ДЕЛ поставить в по­ложение 5, а переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ - в положение 1.

6.1.9. После проверки схемы преподавателем, сетевой тумблер

поставить в положение ВКЛ, нажать кнопки СЕТЬ и ОСЦИЛЛОГРАФ на блоке питания.

6.1.10. Поворачивая ручку АМПЛИТУДА по часовой стрелке, из­менять входное напряжение каскада в пределах, указанных в табли­це 2.1. Для каждого фиксированного значения входного напряжения измерить мультиметром соответствующее выходное напряжение каска­да. Результаты измерения занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Uвх, B	0	0.02	0.04	0.06	0.1	0.2	0.3	0.4	0.6
Uвых,B
КU

6.1.11. Одновременно ручками осциллографа РАЗВЕРТКА И СТАВ. Добиться устойчивого изображения выходного напряжения на экране. Проследить по ходу измерений за изменением выходного напряжения. Зарисовать осциллограммы при двух значениях выходного сигнала (при среднем и максимальном).

6.1.12. По данным, полученным в результат измерений, рассчитать, коэффициент усиления по напряжению K_U, занести его значе­ния в таблицу и построить амплитудную характеристику.

6.1.13. Ручку АМПЛИТУДА повернуть против часовой стрелки до упора, переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 1.

6.2. Снятие частотной характеристики.

6.2.1. Поворачивая ручку АМПЛИТУДА по часовой стрелке, ус­тановить входное напряжение средней величины (задается преподавателем). Не изменять его во время снятия характеристики.

6.2.2. Переключателем ЧАСТОТА ГРУБО ступенчато изменять частоту входного напряжения, устанавливая его последовательно в положения 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Следить за своевременным измене­нием пределов измерения мультиметра, работающего в режиме часто­томера.

6.2.3. Изменить частоту входного сигнала и величину выход­ного напряжения для каждого положения переключателя. Одновремен­но наблюдать изменение частоты выходного сигнала на экране ос­циллографа, после чего отключить его нажатием кнопки ОСЦИЛЛОГ­РАФ. Результаты измерений занести в таблицу 2.2. U_вх= const.

6.2.4. По полученным данным рассчитать коэффициент усиления по напряжению K_U. занести его значения в таблицу и построить частотную характеристику каскада OЭ.

Таблица 2.2

Положение переключателя	1	2	3	4	5	6	7
F , кГц	0,035	0,150	0,360	0,670	2,65	8,9	27,64
Uвых , В
КU

6.2.5. Ручку АМПЛИТУДА повернуть против часовой стрелки до фиксации, переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 1.

6.3. Измерение параметров режима покоя.

6.3.1. Мультиметр, подключенный к входным клеммам каскада XI и Х5, перевести в режим измерения постоянного напряжения на пределе измерения 2 В. Мультиметр, подключенный к клем­мам каскада, переключить на клемму Х4 и Х5 и перевести его в ре­жим измерения постоянного напряжения на пределе измерения 20 В. Измерить параметры режима покоя:

6.3.2. Нажать кнопку СЕТЬ и выключить сетевой тумблер.

7. Порядок выполнения задания №2. Схема А2. Снятие амплитудной характеристики каскада ОК (эмиттерного повто­рителя).

7.1. Включить стенд в сеть, поставив сетевой тумблер в по­ложение ВКЛ и нажав кнопку СЕТЬ на блоке питания.

7.2. На одном из. источников питания VI или V2 выставить напряжение 15 В, повернув ручки ГРУБО и ПЛАВНО по часовой стрелке до упора.

7.3. Подать питание на исследуемую схему: "+" -Х4, "-" –Х6.

7.4. Выключить сетевой тумблер.

7.5. Напряжение, предназначенное для усиления, подать с вы­хода звукового генератора на вход каскада, одновременно измеряя его с помощью мультиметра. Для этого вход генератора соединить двухлучевыми проводами с входными клеммами каскада : "~" – X1 , " " - ХЗ и с мультиметром, выставленным на измерение переменного напряжения 2В.

7.6. Ручку АМПЛИТУДА звукового генератора повернуть против часовой стрелки до упора (фиксации). Переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 3 или 4.

7.7. Выход каскада соединить с помощью двухлучевых проводов с мультиметром, выставленным на измерение переменного напряжения на пределе измерения 20 В и со входом осциллографа : Х5 - "У", Х6 - " ".

7.8. Переключатель осциллографа ВОЛЬТ/ДЕЛ поставить в поло­жение 5. а ВРЕМЯ/ДЕЛ - в положение 1.

7.9. После проверки схемы преподавателем включить сетевой тумблер в положение ВКЛ и нажав кнопку СЕТЬ и ОСЦИЛЛОГРАФ на блоке питания.

7.10. Поворачивая ручку АМПЛИТУДА по часовой стрелке, изме­нять входное напряжение в каскаде в пределах, указанных в табли­це 2.3. Для каждого фиксированного значения входного напряжения измерить мультиметром соответствующее выходное напряжение каска­да. Результаты измерения занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Uвх,В	0	0.2	0.4	0.6	1	2	3	4	6
Uвых,В
КU

7.11. Одновременно ручками осциллографа РАЗВЕРТКА и СТАБ. добиться устойчивого изображения выходного напряжения на экране. Проследить по ходу измерений за изменением выходного напряжения.

7.12. По полученным данным рассчитать коэффициент усиления по напряжению K_U, занести его значения в таблицу и построить амплитудную характеристику каскада ОК.

7.13. Ручку АМПЛИТУДА повернуть против часовой стрелки до фиксации, переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 1.

7.14. Отключить стенд.

8. Порядок выполнения задания №3. Схема A3. Снятие амплитудной характеристики каскада ОБ.

8.1. Пункты 8.1.-8.9. выполнить аналогично пунктам 7.1.-7,9.

8.2. Поворачивая ручку АМПЛИТУДА по часовой стрелке, изме­нять входное напряжение в пределах, указанных в таблице 2.4, а ручками осциллографа РАЗВЕРТКА и СТАБ добиться устойчивого изоб­ражения выходного синусоидального напряжения на экране.

8.3. Для каждого, из указанных в таблице, значения входного напряжения измерить мультиметром соответствующее выходное напря­жение каскада. Результаты измерения занести в таблицу 2.4.

Таблица 2.4

Uвх	0	0.02	0.04	0.06	0.1	0.2	0.3	0.4	0.6
Uвых
КU

8.4. По полученным данным рассчитать коэффициент усиления по напряжению К_U, занести его значения в таблицу и построить амплитудную характеристику каскада ОБ.

8.5. Ручку АМПЛИТУДА повернуть против часовой стрелки до упора (фиксации), переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 3 или 4.

8.6. Отключить стенд.

9. Содержание отчета.

9.1. Наименование лабораторной работы.

9.2. Цель работы.

9.3. Схемы усилительных каскадов (A1, A2, A3).

9.4. Результаты исследований.

9.4.1. Таблицы 2.1 - 2.4.

9.4.2. Характеристики:

- амплитудная U_вых= f(U_вx) для каскадов 0Э, OK, ОБ;

- частотная К= φ(f) при U_вx =const каскада ОЭ.

9.4.3. Расчеты.

Коэффициент усиления по напряжению К_U=U_выx/U_вx для всех кас

-кадов.

9.4.4. Осциллограммы для каскада ОЭ при среднем и максимальном значениях входного напряжения.

9.4.5. Значения параметров режима покоя U_БЭо, U_КЭо каскада ОЭ и вывод о режиме работы каскада.

9.5. Ответы на контрольные вопросы.

10. Контрольные вопросы:

10.1. Для чего служат делители напряжения в цепи базы уси­лительных каскадов?

10.2. Когда происходит искажение выходного сигнала и по каким причинам?

10.3. Почему уменьшается коэффициент усиления на низких частотах ?

10.4. В чем особенность эмиттерного повторителя?

10.5. Какие выводы можно сделать об усилительном каскаде ОБ?