Исследование транзисторных каскадов

ИССЛЕДОВАНИЕ

ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ

Йошкар-Ола

МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника»

модуль «Электроника»

по направлению подготовки 230100

«Информатика и вычислительная техника»

квалификация 230100.62

 

 

 

Йошкар-Ола

УДК 621.317(076.5)

 

Исследование транзисторных каскадов: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника» (модуль «Электроника») для студентов по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» /Сост. С. В. Старыгин. − Йошкар-Ола: МарГТУ, 2012.

 

Определены цели и задачи изучения режима по постоянному току в усилительном транзисторном каскаде, приведены краткие теоретические сведения необходимые для понимания принципа действия усилительного каскада; определены критерии и правила выбора начальных рабочих точек на ВАХ, методики проведения экспериментов и расчетов рабочих точек на характеристиках, определения эксплуатационных характеристик транзисторных усилительных каскадов.

 

 

© Марийский государственный технический университет, 2012

© Старыгин С.В., 2012, составление

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Исследование режимов работы транзисторного усилительного каскада

Цель работы:

−ознакомление с режимами работы усилительных каскадов, исследование режима по постоянному току транзисторного усилительного каскада, определение критериев выбора рабочих точек на вольт-амперных характеристиках транзистора, ознакомление со схемными вариантами транзисторных усилительных каскадов;

− расчет параметров схемы транзисторного каскада для заданной рабочей точки;

− формирование навыков самостоятельной работы со специальной аппаратурой.

Выбор рабочей точки транзистора в усилительном каскаде

Положение начальной рабочей точки определяется полярностью и значением напряжения смещения на электродах транзистора. Существует две основные схемы, которые позволяют осуществить подачу смещения от источников питания. Такие схемы называются схемами смещения фиксированным током или фиксированным напряжением. Основное назначение данных схем − сформировать постоянное смещение на эмиттерном переходе транзистора, которое определяется необходимым положением рабочей точки.

Схема смещения фиксированным напряжением

В данной схеме формируется и фиксируется напряжение на базе транзистора VT1, которое создаётся делителем напряжения на резисторах R₁ и R₂. Через указанные резисторы протекают токи делителя I₁ и I₂.

Рис. 7

Для данной схемы справедливы выражения E_К = R₁I₁+R₂I₂ и U_ОБ = R₂I₂, из которых определяются сопротивления делителя: и .

При расчетах схемы резисторы и выбирают такими, чтобы токи и протекающие через них были в три – пять раз больше тока I_ОБ. В этом случае изменение тока базы I_ОБ не вызывает ощутимого изменения напряжения смещения на базе U_ОБ. Исходя из соотношения величин Е_К и U_ОБ, следует, что всегда значительно больше .

Порядок выполнения работы

Для исследования установить измерительную панель № 13. В качестве исследуемого активного элемента используется биполярный транзистор МП40, вольт-амперные характеристики которого определялись в лабораторной работе № 2.

Собрать схему измерений, представленную на рис. 10.

Рис. 10

В качестве источников и измерителей в схеме используются следующие приборы:

− ГН2 − генератор (источник) напряжения, используется как источник коллекторного питания, Е_К = 15В;

− VT1 − биполярный транзистор МП40;

− R₁ − переменный резистор номиналом 22кОм ÷ 100 кОм, R₂ = 1,2 кОм, R_К = 1кОм, R_Э = 200 Ом ÷ 300 Ом.

Оформление отчета по лабораторной работе

По результатам выполненной работы оформляется отчет. Отчет по работе должен содержать следующие разделы:

− титульный лист;

− цель работы;

− рабочую схему измерений − усилительный транзисторный каскад с ОЭ;

− графики вольт-амперных характеристик транзистора по схеме ОЭ с указанием выбранных рабочих точек;

− определенные по графикам значения соответствующих токов и напряжений;

− расчет элементов схемы;

− выводы по полученным результатам.

5.3. Контрольные вопросы

1. Понятие режимов работы транзисторного усилительного каскада.

2. Режимы работы усилительного каскада.

3. Критерии выбора рабочей точки транзистора в усилительном каскаде.

4. Схема смещения фиксированным током.

5. Схема смещения фиксированным напряжением.

6. Стабилизация положения рабочей точки.

7. Эмиттерная стабилизация.

8. Коллекторная стабилизация.

9. Пояснить назначение элементов в схемах смещения фиксированным током и напряжением.

10. Каковы недостатки схемы смещения фиксированным током?

11. Какая из двух схем смещения в меньшей степени зависит от параметров транзистора?

12. Понятие обратной связи. Применение отрицательной обратной связи в усилительном каскаде.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Порядок выполнения работы

Для исследования установить измерительную панель № 14. Собрать схему измерений, представленную на рис. 4.

Рис. 4

В качестве элементов в схеме используются:

− VT1 − транзистор МП40;

− резисторы: (переменный) R₁ = 22кОм ÷ 100 кОм, R₂ = 1,2 кОм, R_К = 1 кОм, R_Э = 200 Ом, R_Н = 10 кОм;

− конденсаторы С₁ = С ₂ = 20 мкФ ÷ 50 мкФ, C_Э = 5 мкФ;

− Е_К − источник напряжения ГН2 стенда «Луч», Е_К = 15 В.

В качестве источника входного сигнала (U_ВХ) используется генератор синусоидального сигнала низкой частоты (ГНЧ). В качестве индикатора выходного сигнала (U_ВЫХ) используется осциллограф С1−73.

Оформление отчета по лабораторной работе

По результатам выполненной работы оформляется отчет. Отчет по работе должен содержать следующие разделы:

− титульный лист;

− цель работы;

− рабочую схему измерений − усилительный транзисторный каскад с ОЭ;

− таблицы измеренных значений по пунктам;

− графики амплитудной и амплитудно-частотной характеристик;

− определенные по графикам значения частотного диапазона, частотных искажений, динамического диапазона усилительного каскада;

− временные диаграммы схемы в указанных точках;

− выводы по полученным результатам.

4. Контрольные вопросы

1. Основные параметры усилительных каскадов.

2. Основные характеристики усилительных каскадов.

3. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). Какие элементы схемы усилительного каскада влияют на форму АЧХ и почему?

4. Амплитудная характеристика (АХ). Что определяет границы рабочего участка АХ?

5. Что означает выражение «динамический диапазон усилителя должен быть согласован с динамическим диапазоном входного сигнала»?

6. Пояснить назначение элементов в схеме усилительного каскада (рис. 4).

7. Как изменятся временные диаграммы усилительного каскада, если из схемы (рис. 4) удалить конденсатор С_Э.

8. Определить для исследуемой схемы усилительного каскада (рис. 4) коэффициент отрицательной обратной связи.

9. Принцип действия отрицательной обратной связи в усилительном каскаде.

10. Поясните наличие фазового сдвига между входным и выходным сигналами в усилительном каскаде.

11. Пояснить принцип действия усилительного каскада.

12. От чего зависит коэффициент усиления усилительного каскада в области высших и низших частот?

13. Что происходит с формой выходного сигнала при изменении элементов схемы усилительного каскада?

14. Как проявляются нелинейные искажения при работе усилительного каскада?

15. Что такое частотные искажения? Чем они оцениваются в усилительном каскаде? Покажите на полученных графиках наличие частотных искажений, если таковые есть.

16. Как изменится коэффициент усиления усилительного каскада с увеличением коэффициента отрицательной обратной связи?

17. Определите, какое напряжение в исследуемой схеме является напряжением обратной связи.

Содержание

Лабораторная работа №1 ………………..………………………………………..…5

1. Определениережима работы транзисторного усилительного

каскада ……………..…………………………………………..……….……………5

2. Режимы работы усилительного каскада………….…………….….…..…………..6

3. Выбор рабочей точки транзистора

в усилительном каскаде…….………….………………………….………….........8

3.1. Схема смещения фиксированным током…….…………………………….…8

3.2. Схема смещения фиксированным напряжением.…….………………….......8

4. Стабилизация положения рабочей точки…………………………………..….…10

4.1. Эмиттерная стабилизация…………….....………………………………..…..10

4.2. Коллекторная стабилизация……………………………………………..…....11

5. Практическое выполнение работы………………………………………………..12

5.1. Порядок выполнения работы………………………………………………....12

5.1.1. Расчет рабочей точки транзистора в усилительном каскаде с ОЭ….…13

5.2. Оформление отчета по лабораторной работе…………………………….…13

5.3. Контрольные вопросы………………………………………..……………...13

 

Лабораторная работа №2 ………………………………..………………………...14

1. Основные параметры и характеристики усилительного каскада……………....14

2. Практическое выполнение работы……………………………………………….16

2.1. Порядок выполнения работы………………………………………………...16

2.1.1. Установка режима работы усилителя по постоянному току…………..17

2.1.2. Установка номинального выходного сигнала………………………….17

2.1.3. Измерение амплитудной характеристики усилительного каскада…...17

2.1.4. Измерение амплитудно-частотной характеристики

усилительного каскада………………………………………………....18

2.1.5. Построение временных диаграмм усилительного каскада…………..18

3. Оформление отчета по лабораторной работе…………………………………..19

4. Контрольные вопросы……………………………………………………………19

 

И С С Л Е Д О В А Н И Е У С И Л И Т Е Л Ь Н Ы Х

 

К А С К А Д О В

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника» (модуль «Электроника») для студентов по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника», квалификация 230100.62.

 

 

Составитель С.В.Старыгин

 

Марийский государственный технический университет

424001 Йошкар-Ола, пл. Ленина,3

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ

ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ

Йошкар-Ола

МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ КАСКАДОВ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника»

модуль «Электроника»

по направлению подготовки 230100

«Информатика и вычислительная техника»

квалификация 230100.62

 

 

 

Йошкар-Ола

УДК 621.317(076.5)

 

Исследование транзисторных каскадов: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника» (модуль «Электроника») для студентов по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» /Сост. С. В. Старыгин. − Йошкар-Ола: МарГТУ, 2012.

 

Определены цели и задачи изучения режима по постоянному току в усилительном транзисторном каскаде, приведены краткие теоретические сведения необходимые для понимания принципа действия усилительного каскада; определены критерии и правила выбора начальных рабочих точек на ВАХ, методики проведения экспериментов и расчетов рабочих точек на характеристиках, определения эксплуатационных характеристик транзисторных усилительных каскадов.

 

 

© Марийский государственный технический университет, 2012

© Старыгин С.В., 2012, составление

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1