Пояснения к работе. 1. Снять и построить проходную характеристику каскада по постоянному току Uкэ=f(Uб)

Программа работы

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ С RC-СВЯЗЬЮ

Лабораторная работа № 6

1. Снять и построить проходную характеристику каскада по постоянному току Uкэ=f(Uб).

2. Определить значения тока эмиттера, соответствующие границам активного режима.

3. Для трех значений тока эмиттера I_э=1, 1.5, 2 мА определить величину коэффициента усиления по напряжению К_U=U_вых/U_вх и величину максимального неискаженного выходного сигнала Uвых макс.

4. Для тока эмиттера, соответствующего максимальному неискаженному выходному сигналу, снять и построить зависимость коэффициента усиления K_U от сопротивления нагрузки K_U=f(R₅). R₅=∞, 62, 13, 2.2, 0.3 кОм.

5. Повторить п.3 и п.4 для схемы без конденсатора С3.

Исследуемая схема (рис.6.1) является одной из самых распространенных усилительных схем на биполярных транзисторах в дискретном исполнении. Это связано, во-первых, с тем, что здесь транзистор включен по схеме с общим эмиттером, что обеспечивает получение максимального коэффициента усиления по мощности каскада. Во-вторых, элементы, задающие рабочую точку - сопротивления R₁, R₂, R₄ – обеспечивают высокую стабильность режима работы транзистора и его взаимозаменяемость. Основными элементами схемы являются источник питания Е_с, управляемый элемент – транзистор V1 и сопротивление R₃, образующие главную цепь усилительного каскада. В ней за счёт протекания управляемого по цепи базы коллекторного тока создается усиленное переменное напряжение на выходе схемы.

Как известно, расчет усилительного каскада складывается из определения параметров элементов схемы каскада, предназначенных для обеспечения требуемого режима работы: расчета по постоянному току и расчета по переменному току. В результате последнего определяются усилительные свойства каскада:коэффициент усиления по току К_I, по напряжению К_U, мощности К_P, а также входное R_вх и выходное сопротивления R_вых.

Рисунок 6.1 – Схема исследуемого усилительного каскада

Как было показано в лабораторной работе по исследованию режимов каскада по постоянному току, его стабильность увеличивается с ростом отношения R₄/R₃ и уменьшением сопротивления делителя R₁R₂. Действительно, рост отношения R₄/R₃ приводит к увеличению глубины отрицательной обратной связи по току, охватывающей каскад, что уменьшает влияние изменения контактной разности потенциалов, приводящей к сдвигу входной характеристики транзистора влево при росте температуры, уменьшает влияние роста коэффициента усиления по току транзистора и обратного тока коллекторного p-n перехода. Рост отношения R₄/R₃ приводит к уменьшению коэффициента использования источника питания, уменьшает при прочих равных условиях амплитуду максимального выходного напряжения каскада. При использовании современных транзисторов достаточно хорошая степень стабильности каскада реализуется при падении напряжения на сопротивлении R₄ порядка 1-3 В, что позволяет обойтись величиной отношения R₄/R₃₌0.2-0.3 в зависимости от напряжения источника питания и требуемой стабильности. Уменьшение сопротивления делителя R₁R₂ делает потенциал базы независимым от, изменяющегося от транзистора к транзистору и от температуры, тока базы и тем самым помогает обеспечить температурную стабильность каскада и взаимозаменяемость транзисторов в нем. Относительно базы сопротивления R₁ и R₂ оказываются включенными параллельно переходу база-эмиттер и шунтируют его, отбирая часть мощности источника входного сигнала. При рекомендованных выше соотношениях R₄/R₃ сопротивление R₁>>R₂, и поэтому его шунтирующим действием можно пренебречь. Величину сопротивления R₂ выбирают в 3-6 раз больше входного сопротивления усилительного элемента и поэтому его также можно не учитывать при определении усилительных характеристик каскада.

Конденсаторы С₁ и С₂ носят название разделительных, так как отделяют соответственно входные и выходные цепи транзистора по постоянному току от цепи источника входного сигнала ГНЧ и цепи нагрузки R5. Сопротивление конденсатора С₁ по усиливаемому напряжению должно быть значительно меньше входного сопротивления транзистора, а реактивное сопротивление С₂ - значительно меньше сопротивления R₅.

Конденсатор С₃ служит для исключения отрицательной обратной связи по усиливаемому сигналу. Его величина должна быть такой, чтобы амплитуда переменного напряжения на нем при протекании выходного тока была значительно меньше амплитуды входного сигнала.

Обычно усилительный каскад используется в составе многокаскадного усилителя, где требования к первым и выходным каскадам различны. Выходной каскад должен обеспечить заданную мощность в нагрузке с минимальными искажениями сигнала при этом переменное напряжение на нагрузке велико и обеспечить предъявляемые к каскаду требования довольно трудно. Естественно, что вопрос получения максимального коэффициента усиления при этом отодвигается на второй план.

Первые каскады усилителя работают при малых амплитудах выходного напряжения, поэтому вопрос получения малых искажений в них решается довольно просто. Основная задача при проектировании этих каскадов - получение максимально высокого коэффициента усиления.

Обычно напряжение питания является величиной, заданной для устройства в целом и поэтому в распоряжении разработчика остается лишь выбор величины тока через усилительный элемент включением оптимального сопротивления в коллекторе транзистора, задание оптимальной рабочей точки.

Дата добавления: 2015-05-06