Порядок выполнения работы. Исследовать работу дифференциального усилителя

Оборудование

Литература

Цель работы

Исследовать работу дифференциального усилителя.

1. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. 4-е изд. перераб. и доп. М.: Энергия, 1977 360с.

2. Остапенко Г. С. Усилительные устройства: Учеб. Пособие для вузов. М.: Радио и связь. 1989 400с.

Осциллограф, мультиметр.

Паяльник (40 Вт), инструмент, провода медные.

1. Рассчитайте номиналы элементов (резисторов), необходимые для работы дифференциального усилителя (Рис. 7.1.). Транзистор выдается преподавателем. Номиналы элементов источника тока R_Б3 = 66 кОм, R_Э = 100 Ом. Остальные элементы рассчитываются в соответствии с методикой расчета усилительного каскада с общим эмиттером. Соберите цепь.

Рис.7.1. Дифференциальный усилительный каскад.

Принципиальная схема.

2. Подайте на оба входа одинаковый синусоидальный сигнал с одного генератора и измерьте выходной сигнал. Заполните таблицу 7.1. Постройте график зависимости выходного сигнала от амплитуды синфазного входного.

Таблица 7.1.

Um, вх, мВ
Um, вых, В

3. Подключите к одному из входов дифференциального усилителя фильтр низких частот (Лабораторная работа №3), после чего подайте на оба входа синусоидальный сигнал с частотой 1 кГц с одного генератора, зарисуйте осциллограмму выходного сигнала.

4. Повторите опыт, описанный в п.3. для следующих частот: 5 кГц, 10 кГц, 20 кГц, 50 кГц. Объясните полученные результаты.

Приложение 7.1.

Дифференциальный усилительный каскад имеет два входа и усиливает разность напряжений, приложенных к ним. Если на оба входа подать одинаковое (синфазное) напряжение, то усиление будет чрезвычайно мало. Дифференциальный усилительный каскад не усиливает синфазный сигнал.

Дифференциальный каскад состоит из двух транзисторов, эмиттеры которых соединены и подключены к общему резистору R_э. (Рис. 7.2.)

Рис.7.2. Дифференциальный усилительный каскад.
Упрощенное представление

Каскад абсолютно симметричен, т.е. сопротивление резисторов, входящих в каждое плечо, и параметры транзисторов одинаковы. В этом случае при равных входных сигналах токи транзисторов равны между собой.

Пусть входные напряжения получат одинаковые приращения разных полярностей ½ΔU_ВХ. В результате ток одного транзистора увеличится на ΔI_К, а другого на столько же уменьшится. При этом результирующий ток через резистор R_Э останется без изменения. Постоянным будет и падение напряжения на нем.

Если входное напряжение изменить только на одном входе на ΔU_ВХ, то это приведёт к изменению тока через соответствующий транзистор. Если бы транзистор VT2 отсутствовал, транзистор VT1 был бы включен по схеме с ОЭ и ток в его цепи изменился бы на 2ΔI_K. При этом падение напряжение на R_Э увеличилось бы на ΔU^’_Rэ

Но увеличение падения напряжения на резисторе R_Э приведёт к уменьшению разности потенциалов между базой и эмиттером транзистора VT2 и ток его уменьшится, причём изменение тока транзистора VT2 будет таково, что приращения напряжений эмиттер – база обоих транзисторов будут одинаковы. Следовательно, при увеличении U_ВХ1 на ΔU_ВХ потенциал эмиттера увеличится на ΔU_ВХ/2 что эквивалентно увеличению тока через резистор R_Э на ΔI_K. При этом приращение напряжения база – эмиттер для транзистора VT1 равно ΔU_ВХ/2 и - ΔU_ВХ/2 для транзистора VT2. Ток каждого плеча изменится на ΔI_K. Очевидно, что независимо от того, как на вход каскада подаются напряжения, токи транзисторов в первом приближении меняются одинаково.

Для улучшения характеристик и стабильности работы, резистор R₃ часто заменяют источником тока на биполярном транзисторе (Рис.7.1).

Такую схему можно условно разделить на 2 одинаковые части, первая содержит элементы: VT₁, VT₃, R₁, R₂, R_К1, R_Э, R_Б3, и вторая – соответственно: VT₂, VT₃, R₃, R₄, R_К2, R_Э, R_Б3. Каждая из этих схем представляет собой усилительный каскад, собранный по схеме с общим эмиттером, и рассчитывается по соответствующим правилам (Лабораторная работа №6, Приложение). При этом следует учесть, что оба каскада должны иметь одинаковые характеристики, а следовательно номиналы соответствующих элементов будут совпадать, так на практике требуется рассчитать только 1 часть дифференциального усилителя.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8.
«Полевые транзисторы»

Дата добавления: 2015-05-06