ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Озерский технологический институт
(филиал)
ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Московский инженерно-физический институт
(государственный университет)»
(ОТИ МИФИ)
Кафедра: ЭиА
Лабораторная работа № 3
по дисциплине:
«электроника и микропроцессорная техника»
«Параметры однокаскадных усилителей на биполярных транзисторах»
Студенты Гильмитдинов И.Р.
Лукин А.С.
Группа 1ИТ-27Д
Преподаватель Миляев Р.М.
Цель работы:
Изучение и экспериментальное определение некоторых параметров усилительных каскадов малых сигналов на биполярных транзисторах.
.
Ход работы:
1) Собираем схему усилительного каскада ОЭ - общий эмиттер согласно рисунку 1. В работе используем транзистор КТ503Б.
 |
2) Подаем питающее напряжение на схему. С помощью цифрового вольтметра измеряем, параметры усилителя в режиме работы по постоянному току и заносим результаты в таблицу №1. Для этого используем схему представленную на рисунке 2.
 , В
|  , В
|  , В
|  , В
|  , В
|
| 0,73 | 3,33 | 2,49 | 0,54 | 5,11 |
Сопротивления коллектора, эмиттера и базы:
Rк = 5.1*103 Ом Rэ = 510 Ом Rб = 510 Ом
Ток на коллекторе, эмиттере и базе:
= 
= 
= 
A
= 
= 
= 
A
A
3) Измеряем основные параметры усилительного каскада на частоте 3 кГц при Сэ = 200 мкФ и Сэ = 0 мкФ. Результаты заносим в таблицу №2 и №3. По экспериментальным данным рассчитываем входное и выходное сопротивление и коэффициент усиления мощности. Для этого используем схему представленную на рисунке 3.
Сэ=200 мкФ
 , В
|  , В
|   , В
|  , В
|  , В
|
| 0,066 | 0,067 | 1,69 | 0,068 | 1,15 |
R = 100 Ом Rн = 10 кОм
Входное сопротивление
= 6,6 кОм
Выходное сопротивление
= 112 кОм
Коэффициент усиления мощности
где 
А
А
Сэ=0 мкФ
| , В
| , В
| , В
| , В
| , В
|
| 0,0683 | 0,0692 | 1,105 | 0,072 | 0,768 |
R = 100 Ом Rн = 10 кОм
Входное сопротивление
кОм
Выходное сопротивление
кОм
Коэффициент усиления мощности
где 
А
А
4) Снимаем амплитудную характеристику усилителя при Сэ = 200 мкФ и Сэ = 0 мкФ. Результаты заносим в таблицу. По экспериментальным данным строим амплитудную характеристику.
Сэ=0 мкФ
| Uвх В | 0.13 | 0.14 | 0.16 | 0.18 | 0.2 |
| Uвых В | 0.525 | 0.583 | 0.677 | 0.765 | 0.843 |
|
 |
Рис. 4 Амплитудная характеристика усилителя.
Сэ=200 мкФ
| Uвх В | 0.13 | 0.14 | 0.16 | 0.18 | 0.2 |
| Uвых В | 1.8 | 1.88 | 2.0 | 2.1 | 2.2 |
 |
Рис. 5 Амплитудная характеристика усилителя.
5) Зафиксируем входное напряжение, при котором в выходном сигнале становятся заметны искажения.
При Сэ = 200 мкФ искажения начинаются после Ег = 1,4 B. А при Сэ = 0 мкФ искажения начинаются после Ег=2,1 B.
Вывод:
В данной работе были рассмотрены параметры усилительного каскада ОЭ - общий эмиттер, на базе биполярного транзистора КТ503Б. Были получены параметры режима работы по постоянному току, определяющие рабочую точку усилителя. Были получены основные параметры усилительного каскада на частоте 3 кГц: входное и выходное сопротивление, коэффициент усиления мощности. Также были получены амплитудные характеристики усилителя. Было замечено, что параметры и характеристики усилителя зависят от емкости конденсатора Сэ. В отсутствии емкости входное и выходное сопротивления увеличиваются, а коэффициент усиления мощности уменьшается. В отсутствии конденсатора амплитудная характеристика смещается вверх. Также следует отметить влияние конденсатора на минимальное входное напряжение при котором происходит искажение сигнала: в его отсутствии минимум увеличивается.
Ответы на контрольные вопросы.
1) К основным параметрам усилителей относятся:
Коэффициент усиления показывает, во сколько раз полезный эффект в нагрузке Zн на выходе усилителя больше эффекта, создаваемого источником сигнала. Различают коэффициенты усиления напряжения, тока, мощности.
Коэффициент усиления напряжения КU представляет собой отношение напряжения на нагрузке Uн к напряжению холостого хода источника входного сигнала Ег.
Коэффициент усиления тока Кi определяется отношением тока нагрузки Iн к току короткого замыкания источника входного сигнала.
Коэффициент усиления мощности Кр определяется отношением мощности Рн, отдаваемой в нагрузку к мощности источника входного сигнала Рг.
Входной импеданс (сопротивление) усилителя 
Выходной импеданс (сопротивление) усилителя 
Где – выходное напряжение усилителя в режиме холостого хода на выходе.
– выходной ток в режиме короткого замыкания на выходе.
2) Режим работы А транзистора усилителя ОЭ - рабочая точка находится посередине линейного участка входной характеристики.
3) Режим работы транзистора усилителя ОБ - рабочая точка находится посередине линейного участка входной характеристики.
4) Режим работы транзистора усилителя ОК - рабочая точка находится посередине линейного участка входной характеристики.
5) Основной причиной температурной нестабильности режима транзистора в усилителеявляется сильная зависимость теплового тока от температуры.
6) Принцип эммитерной стабилизации в схеме изображенной на рисунке 1 заключается в том, что делитель R1,R2 задаёт потенциал базы и тем самым достаточно жестко фиксирует потенциал эмиттера, поскольку Uэб=0. В этих условиях ток Iэ, равный Uэ/Rэ, не может сильно меняться.
7) Схема замещения усилителя ОЭ при малом сигнале в области СЧ выглядит следующим образом.
 |
8) Увеличить входное сопротивление каскада ОЭ можно с помощью внесения ООС
 |
9) Малосигнальная схема замещения каскада ОБ в области СЧ. выглядит следующим образом.
14) Для малосигнальной эквивалентной схемы каскада ОБ в области СЧ выражения для входного и выходного сопротивлений выглядят следующим образом.
таким образом, входное спротивление усилителя ОБ значительно меньше, чем в схеме ОЭ
Отсюда следует, что выходное сопротивление каскада ОБ примерно в (1+) раз больше, чем в схеме ОЭ.
 |
15) Малосигнальная эквивалентная схема каскада ОК в области СЧ выглядят следующим образом. При этом выражения для входного и выходного сопротивлений имеют вид.
,
где 
- коэффициент токораспределения в эмиттерной цепи при Rбг→∞
С учётом шунтирующего действия базовой цепи входное сопротивление каскада: 
Rб
С учётом шунтирующего действия сопротивления в цепи эмиттера выходное сопротивление: 
У эмиттерного повторителя входное сопротивление больше, а выходное сопротивление меньше чем в каскаде ОЭ.
16) Для малосигнальной эквивалентной схемы замещения каскада ОК в области СЧ выражения коэффициентов усиления напряжения, тока и мощности имеют вид.
17) Эмиттерный повторитель - каскад ОК представляет собой усилитель со стопроцентной последовательной ООС по напряжению. Такая ОС приводит к существенному увеличению входного сопротивления, уменьшению выходного сопротивления, уровня линейных и нелинейных искажений, стабилизации усилительных характеристик.
18) Схемы сложных эмиттерных повторителей представлены ниже.
 |
где
а) эмиттерный повторитель на составном транзисторе.
б) с дополнительной обратной связью.
в) с динамической нагрузкой.
г) с «нейтрализованным сопротивлением» делителя.
19) Особенности каскада ОБ заключаются в том, что входное сопротивление усилителя ОБ меньше чем в схеме ОЭ; выходное сопротивление каскада ОБ примерно в (1+b) раз больше, чем в схеме ОЭ. Что объясняется глубокой ОС по току, которая одновременно способствует стабилизации выходного тока, что ведет к большей линейности выходных и проходных характеристик транзистора и амплитудной характеристики усилителя. Непосредственное каскадирование усилителей ОБ бессмысленно т. к. Ku<1 при RГ→∞, Кi<1
20) Особенности каскада ОЭ заключаются в то, что
· каскад ОЭ позволяет получить наиболее высокий коэффициент усиления по напряжению.
· имеет невысокое входное и относительно большое выходное сопротивление.
· имеет узкий диапазон частот, в котором обеспечивается равномерное усиление
· вносит фазовый сдвиг 1800 в диапазоне СЧ.
21) Методика измерения входного и выходного сопротивлений усилительного каскада заключается в следующем:
Входное сопротивление усилителя определяем по формуле:
Ом
где Uвх – напряжение на входе усилителя.
Iг - ток генератора – измеряем в цепи базы транзистора.
Выходное сопротивление усилителя определяем по формуле:
Ом
где Uxx –напряжение холостого хода – измеряем на выходе усилителя при отключенной нагрузке, а Uн - напряжение на нагрузке
