Исследование усилительных каскадов на биполярных транзисторах

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

1. Подготовка к 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 А1, А2, А3, соединительные провода).

3. Задание № 1. Исследование усилительного каскада ОЭ.

Таблица 4.1

6.1.6. Проследить по ходу измерений за изменением выходного напряжения. Зарисовать осциллограммы при двух значениях входного сигнала (при среднем и максимальном).

6.1.7. По данным, полученным в результате измерений, рассчитать коэффициент усиления по напряжения Ки, занести его значения в таблицу 4.1 и построить амплитудную характеристику.

6.2. Снятие частотной характеристики.

6.2.1. Поворачивая ручку потенциометра «АМПЛИТУДА» по часовой стрелке, установить входное напряжение средней величины, при котором еще нет искажений синусоиды на выходе усилителя (задается преподавателем). Не изменять его во время снятия характеристики.

6.2.2. Мультиметр, подключенный к входным клеммам каскада, переключить в режим измерения частоты, нажав кнопку F и установив предел измерения 10 кГц.

6.2.3. Переключателем «ЧАСТОТА ГРУБО» ступенчато и регулятором «ПЛАВНО» изменять частоту генератора, устанавливая ее в соответствии с таблицей 4.2. Следить за своевременным изменением пределов измерения мультиметра, работающего в режиме частотомера.

6.2.4. Измерить частоту входного сигнала и величину выходного напряжения для каждого положения переключателя осциллографом. Одновременно наблюдать изменение частоты выходного сигнала на его экране. Результаты измерений занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

6.2.5. По полученным данным рассчитать коэффициент усиления по напряжению Ки, занести его значения в таблицу и построить частотную характеристику каскада ОЭ.

6.3. Измерение входного сопротивления . Измерение производят по схеме, приведенной на рис. 2. На вход усилителя в общим эмиттером Х1 подать сигнал с частотой 2 кГц такой величины, чтобы он работал в линейном режиме (без искажения). Добавочное сопротивление вводится для увеличения точности измерения и должно иметь порядок . Производят два замера напряжения на выходе : при отключенном усилителе замеряется Е _г, а при включенном . Учитывая, что мультиметра много больше усилителя, имеем

,

R_г – принять равным 450 Ом.

Повторить измерение для схем включения ОЭ и ОК.

6.4. Измерение выходного сопротивления .

Измерение производится по изменения напряжения с изменением , замеряя поочередно , при холостом ходе; для этого необходимо отключить кнопкой и при подключенной нагрузке. рассчитывают, используя формулу:

.

7. Порядок выполнения задания № 2. Схема А2.

Снятие амплитудной характеристики каскада ОК (эмиттерного повторителя).

7.1. Подать питание на исследуемую схему: «+12 В» - Х4; «-12В» - Х6.

7.2. Напряжение предназначенное для усиления, подать с выхода звукового генератора на вход каскада, одновременно измеряя его с помощью мультиметра. Для этого выход движка потенциометра х10 соединить двухлучевыми проводами с входными клеммами каскада: «~» - Х1, «_» - Х3 и с мультиметра, выставленным на измерение переменного напряжения на пределе измерения 2В.

7.3. Переключатель ЧАСТОТА ГРУБО звукового генератора поставить в положение 0, 2-2 кГц.

7.4. Выход каскада соединить со входом осциллографа: Х5-«У», Х6-«_».

7.5. Переключатель осциллографа ВОЛЬТ/ДЕЛ поставить в положение 0, 02 х 10, в ВРЕМЯ/ДЕЛ – в положение, при котором на экране просматривается 4-5 периодов сигнала.

7.6. Поворачивая ручку у потенциометра АМПЛИТУДА по часовой стрелке, изменять входное напряжение каскада в пределах, указанных в таблице 4.3. Для каждого фиксированного значения входного напряжения измерить осциллографом или вольтметром соответствующее выходное напряжение каскада. Проследить по ходу измерений за изменением выходного напряжения. Результаты измерения занести в таблицу 4.3, подобную таблице 4.1.

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

8. Порядок выполнения задания № 3. Схема А3.

Снятие амплитудной характеристики каскада ОБ.

8.1. Пункты 8.1 ¸ 8.7 выполнить аналогично пунктам 7.1¸ 7.7.

8.2. Поворачивая пучку потенциометра АМПЛИТУДА по часовой стрелке, изменять входное напряжение в пределах, указанных в таблице 4.4, а ручкой осциллографа ПЛАВНО добиться устойчивого изображения выходного синусоидального напряжения на экране.

8.3. Для каждого из указанных в таблице 4.4 значений входного напряжения измерить мультиметром соответствующие выходные напряжения каскада. Результаты измерений занести в таблицу 4.4, подобную таблице 4.1.

8.3. По полученным данным рассчитать коэффициент усиления по напряжению Ки, занести его значения в таблицу 4.4 и построить амплитудную характеристику каскада ОБ.

9. Содержание отчета.

9.1. Наименование лабораторной работы.

9.2. Цель работы.

9.3. Перечень приборов и оборудования.

9.4. Схемы усилительных каскадов в ЭА1, А2, А3.

9.5. Результаты исследований.

9.5.1. Таблицы № 4.1 – 4.4.

9.5.2. Характеристики:

- амплитудная для каскадов ОЭ, ОК, ОБ;

- частотная при каскада ОЭ.

9.5.3. Расчеты.

Коэффициент усиления по напряжению для всех каскадов, для всех каскадов.

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

9.6. 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 почему?

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?