Указание к составлению отчета

 

5.1 Указать тип БТ, используемый в исследуемом усилителе.

5.2 Привести схемы исследования, таблицы с результатами измерений, осциллограммы сигналов на входе и выходе.

5.3 На одном графике построить АЧХ, Y= F(f), полученные в п.п. 4.10 и 4.11, откладывая частоту в логарифмическом масштабе. Примерный вид АЧХ дан в приложении Г.

 

Приложение А

  Таблица А1- Варианты заданий.

№ вар	1	2	3	4	5
Тип БТ	KT 315B	KT 315D	KT 315E	KT 315G	KT 315I
№ вар	6	7	8	9	10
Тип БТ	KT 315V	KT 315Z	KT316A	KT316B	KT316D
№ вар	11	12	13	14	15
Тип БТ	KT316G	KT316V	KT355A	KT368A	KT368B

 

Приложение Б

Таблица Б2-Ряд Е24.

1	1,1	1,2	1,3	1,5	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,7	3,0
3,3	3,6	3,9	4,3	4,7	5,1	5,6	6,2	6,8	7,5	8,2	9,1

Другие номиналы резисторов получаются умножением выше приведенных номиналов на 10ⁿ, где n – целое положительное или отрицательное число.

Приложение В

Выходное сопротивление определяется следующим методом. Из эквивалентной схемы выходной цепи усилителя, представленной 

на рисунке 3, запишем . Поскольку          

получим . Из этого уравнения находим 

.

Рисунок 3 - Эквивалентная схема выходной цепи усилителя

 

Поскольку без нагрузки Е = U_{ВЫХ 1~}. Окончательно запишем

 ,

где U_{ВЫХ 2} напряжение на выходе усилителя при включенном резисторе R3.

 

  Приложение Г

Рисунок 4- АЧХ усилителя.

Лабораторная работа № 4

Исследование усилителя на полевом транзисторе

 

Цель работы

 

Исследовать принцип работы усилителя на полевом транзисторе (ПТ) и влияние параметров транзистора и элементов схемы на параметры и характеристики усилителя.

 

Подготовка к работе

 

2.1 Изучить следующие вопросы курса.

2.1.1 Принципиальные схемы усилителей на ПТ различных типов (с p - n переходом и МДП), назначение элементов схем;

2.1.2 Параметры и характеристики усилителя;

2.1.3 Влияние элементов схемы на параметры усилителя, выбор рабочей точки;

2.1.4 Влияние элементов схемы на амплитудную и частотную характеристики усилителя.

 

2.2  Ответить на следующие контрольные вопросы.

2.2.1 Привести схему усилителя при включении ПТ с общим истоком. Пояснить назначение элементов схемы. 

2.2.2 Перечислить и дать пояснение основным характеристикам и параметрам усилителя.

2.2.3 Как зависят параметры усилителя от параметров транзистора и других элементов схемы?

2.2.4 Привести примерный вид передаточной и частотной характеристик усилителя и объяснить какие факторы на их влияют.

2.2.5 В чем отличие в параметрах усилителей на БТ и ПТ?

 

Литература

 

1 Игнатов А.Н., Калинин С.В., Савиных В.Л. Основы электроники, - СибГУТИ, Новосибирск, 2005, стр. 86-89.

2 Алексенко А.Г., Шагурин Н.Н. Микросхемотехника, - М.: Высшая школа, 1991, стр. 378-381.

    3 Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. -М.: Высшая школа, 1991, стр. 215 - 225, 264 – 282.

    4 Войшвилло Г.В. Усилительные устройства.-М.: Радио и связь, 1983, стр. 64-81.

    5 Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. -М: Лаборатория Базовых Знаний, 2001, с. 352-357.

6 Савиных В.Л. Конспект лекций. Электронная версия. СибГУТИ. 2009

 

Задание на работу в лаборатории

В качестве активного элемента усилителя используется один из полевых транзисторов с управляющим p - n переходом и каналом n -типа, (тип транзистора выбирается по указанию преподавателя из приложения А). Для расчета параметров усилителя необходимо определить параметры транзистора. Затем сравниваются расчетные параметры усилителя и экспериментальные данные.

4.1 Записать в таблицу 1 номер варианта, тип ПТ, коэффициент усиления К_U, величину сопротивления R2, которые используются в исследуемом усилителе. 

4.2 Схема для измерения параметров на переменном токе приведена на рисунке 1. В цепь затвора включены последовательно два источника напряжения G1 и G2: соответственно переменного напряжения U_ЗИ~ и постоянного напряжения U_ЗИ-. Источник постоянного напряжения U_ЗИ- задает рабочую точку, а источник переменного напряжения U_ЗИ~ используется для определения крутизны транзистора. G3 – источник питания.

Рисунок 1 – Принципиальная схема для определения параметров ПТ

 

4.3 Определить ток стока I_С0 и крутизну транзистора S₀, при напряжении смещения равном нулю, для этого установить напряжение смещения U_ЗИ=0 и переменное напряжение U_{ЗИ ~} = 0 В. Измерить постоянный ток стока I_С0, записать его значение в таблицу 1. Установить напряжение генератора переменного тока U_ЗИ~ = 50 мВ, частоту равной 1 кГц. Перевести рА в режим измерения переменного тока и затем измерить ток стока I_С~. Крутизна определяется как

при U_ЗИ=0 В и U_СИ=10 В.               

4.4 Определить напряжение отсечки U_ЗИ0. Установить сигнал от генератора переменного тока U_ЗИ~ = 0 В. Перевести миллиамперметр рА в режим измерения постоянного тока и увеличивать напряжение смещения U_ЗИ- до тех пор, пока ток стока I_C не снизится до величины 10±5 мкА. Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ варианта	Тип ПТ	КU	R2, кОм	IС0, мА	IС~, мА	S0,мА/B	UЗИ0, В

4.5 Для исследования усилителя при включении транзистора с общим истоком собрать схему, приведенную на рисунке 2. (Назначение элементов дано в приложении В)

Рисунок 2 – Принципиальная схема усилителя

 

    4.6 Предварительно рассчитать крутизну в рабочей точке S_РТ при заданном коэффициенте усиления K_U,

, отсюда .      

Выходное сопротивления .

Результаты записать в таблицу 2.

 

Таблица 2

SРТ, мА/В	UЗИ РТ, В	IС РТ, мА	R3РАСЧ, Ом	R3СТАНД, Ом	RВЫХ РАСЧ, кОм

 

б) напряжение смещения для получения рассчитанной крутизны

в) ток стока в рабочей точке

г) сопротивление смещения, которое обеспечивает заданное напряжение U _{ЗИ РТ} в рабочей точке

R 3_РАСЧ = U _{ЗИ РТ} / I _{С РТ}

Из таблицы П2 приложения 2 выбрать стандартный номинал резистора в соответствии с рядом Е24.

4.7 Исследовать усилитель на полевом транзисторе. Конденсаторы С4 и резистор R4 не подключать.

    Установить напряжение U_ВХ~ равным нулю измерить постоянное напряжение на стоке транзистора U_{СИ РТ}, записать в таблицу 3. Переключить вольтметр с режима измерения постоянного напряжения на переменный.

    Установить напряжение U_ВХ~ равным 100 мВ.

Измерить коэффициент передачи усилителя

 ,

где U_{ВЫХ 1~}  напряжение на выходе усилителя без резистора R4.

4.8 Выходное сопротивление определяется по методике, приведенной в методических указаниях к предыдущей работе. Для этого подключить R4. Измерить U_{ВЫХ 2 ~} с нагрузкой (R_Н=R4) и рассчитать R_ВЫХ, результат занести в таблицу 3.

 ,

Сравнить с расчетными параметрами (п. 4.6).

 

Таблица 3

UСИ РТ, В	UВХ~, мВ	UВЫХ1~ мВ	KU задан	KU измерен	UВЫХ2~, мВ	RВЫХ , Ом

4.9 Исследовать соотношение фаз входного и выходного сигналов. Для этого: отключить элемент R4. Входы осциллографа ²А² и²В² подключить к точкам U_ВХ~ и U_ВЫХ~ усилителя. Зарисовать осциллограммы одна под другой. Обратить внимание на инверсию сигнала.

4.10 Снять АЧХ U_ВЫХ= F(f) на нижних частотах для двух значений С1 равных 1 мкФ и 0,1 мкФ. Результаты измерений занести в таблицу 4.

Таблица 4 U_ВХ~ =…   

Ср, мкФ	f, Гц	10	20	30	50	70	100	200	300	500	700	1000
1	UВЫХ~, В
	Кн											К0
	Yн											1
0,1	UВЫХ~, В
	Кн
	Yн

    где К₀ = U_ВЫХ~ /U_ВХ~ - коэффициент усиления на частоте 1 кГц,

 - коэффициент частотных искажений на НЧ.

4.11 Снять две АЧХ на верхних частотах. Одна при отключенной нагрузочной емкости С4. Вторая при подключенной ёмкости С4 (R4 не подключать). Результаты измерений занести в таблицу 5. Частоты для измерений взять 1, 10, 20, 50, 100, 200 кГц и т.д. до частоты 100 МГц или до тех пор, пока коэффициент передачи не снизится в 2 раза.

Таблица 5 U_ВХ~=…   

Сн, нФ	f, кГц	1	10	20	50	…
0	UВЫХ~, В
	Кв	К0
	Yв	1
1	UВЫХ~, В
	Кв
	Yв

    Где    - коэффициент частотных искажений на ВЧ.