23044

ПІДСИЛЮВАЧІ НА ТРАНЗИСТОРАХ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Він є лише керувальним пристроєм а збільшення потужності сигналу відбувається за рахунок зовнішнього джерела напруги струмом в колі якого й керує транзистор. Характер зміни вхідного сигналу повинен передаватися на вихід без помітних спотворень. Кажуть що має місце інверсія фази сигналу. Як випливає з рівняння ЕберсаМола [1] імпеданс для малого сигналу з боку емітера при фіксованій напрузі на базі дорівнює rе = kT еIк 5 де k – стала Больцмана Т – абсолютна температура е – заряд електрона Iк – струм колектора.

Украинкский

2013-08-04

103 KB

15 чел.

Лабораторна робота № 5

ПІДСИЛЮВАЧІ НА ТРАНЗИСТОРАХ

У цій роботі вивчають принципи побудови найпростіших ПІДСИЛЮВАЛЬНИХ КАСКАДІВ НА ТРАНЗИСТОРАХ, які є основою складніших схем, в тому числі й інтегральних.

Теоретичні відомості

З минулої роботи ви пам’ятаєте, що струм колектора у деякому наближенні пропорційний струмові бази. Коефіцієнт пропорційності позначається буквою  і називається коефіцієнтом підсилення транзистора. Однак, слід пам’ятати, що сам транзистор не підсилює. Він є лише керувальним пристроєм, а збільшення потужності сигналу відбувається за рахунок зовнішнього джерела напруги, струмом в колі якого й керує транзистор.

НАЙПРОСТІШИМ ПІДСИЛЮВАЛЬНИМ КАСКАДОМ є каскад з колекторним навантаженням і заземленим емітером (рис. 1). У багатьох випадках є потреба підсилити невелику слабку змінну напругу так, щоб вихідний сигнал також залишався відносно малим (значно меншим за напругу живлення).

Для нормального функціонування підсилювача потрібно задати деякі початкові умови його роботи. По-перше, слід задати його режим за постійним струмом або, іншими словами, встановити ПОЧАТКОВЕ ЗМІЩЕННЯ. Оскільки вхідний сигнал може як збільшуватися, так і зменшуватися, то й вихідний повинен теж мати таку можливість. Характер зміни вхідного сигналу повинен передаватися на вихід без помітних спотворень. Тому зручно обрати потенціал колектора рівним половині напруги живлення. Ця напруга легко задається умовою Uвих = Е/2 = RкIк, де Iк – струм спокою колектора. Струм колектора транзистора визначається струмом бази, величина якого задається в нашій схемі резистором Rб. Система рівнянь Кірхгофа, яка визначає вибір елементів Rб і Rк, має наступний вигляд:

Е = IкRк + Uке,      (1)

           

Е = IбRб + Uбе,      (2)

           

Iк = Iб.       (3)

Ця система, на жаль, містить чотири невідомих: Iк, Iб, Rк, Rб. Однак, струм колектора легко обирається з певних міркувань, одним з яких є струм навантаження, тобто струм, що йде від підсилювача до наступного каскаду чи вимірювального пристрою. Струм колектора часто обирається у декілька разів більшим, ніж струм навантаження, і, таким чином, останнім можна знехтувати і не враховувати при розрахунку підсилювача.

Розв’язати систему рівнянь (1)-(3) можна також графічно, до чого нерідко вдаються через простоту цієї процедури. На рис. 2  зображено сімейство вихідних вольт-амперних характеристик транзистора і пряма, що їх перетинає, яка називається НАВАНТАЖНОЮ ПРЯМОЮ. Якщо покласти в рівнянні (1)  Uке = 0 (транзистор відкритий), то Ік = Е/Rк = 15/7,5 = 2 мА, тобто колекторний струм обмежений опором навантаження. Інший крайній випадок – транзистор закритий, струм крізь навантаження відсутній (Iк = 0) і вся напруга джерела падає на транзисторі: Е = Uке. Таким чином, ми маємо дві точки з координатами (0 В, 2 мА) і (15 В, 0 мА), з’єднавши прямою які ми графічно відобразимо наявність в колі  опору навантаження Rк. Точки перетину цієї прямої з кривими вольт-амперної характеристики транзистора і будуть розв’язками рівняння (1). Наприклад, точка (7,5 В, 1 мА) на перетині з кривою, яка відповідає базовому струму 10 мкА, являє собою точку спокою або початкового зміщення.

Ви помітили, що в розрахунку з’явилися реальні цифри. При цьому ми прийняли: Е = 15 В,  = 100, а струм спокою колектора Iк = 1 мА.

Зверніть увагу, збільшення вхідної напруги між базою і емітером на 10 мВ (від 0,61 до 0,62 мВ) призводить до зміни базового струму від 8 до 12 мкА, чому відповідають у 100 разів більші зміни струму колектора від 0,8 до 1,2 мА й однозначно пов’язане з ним зменшення напруги на колекторі від 9 до 6 В, тобто на 3 В.

Відношення зміни вихідної напруги підсилювача до відповідної зміни вхідної напруги називають КОЕФІЦІЄНТОМ ПІДСИЛЕННЯ ЗА НАПРУГОЮ Кu. Неважко показати, що для схеми підсилювача, зображеного на рис.1,

Кu = - Rк/(rб + rе) = -Rк/rе,     (4)

де rе – власний опір емітера, який виступає в ролі послідовного для емітерного кола у всіх транзисторних  схемах. Мінус означає зменшення вихідної напруги у відповідь на збільшення вхідної. Кажуть, що має місце інверсія фази сигналу. Справді, відкривання транзистора наростаючим позитивним потенціалом на базі призводить до зростання струму колектора, а значить до зростання напруги на Rк і, таким чином, до його зменшення між колектором і емітером, тобто на виході.

Як випливає з рівняння Еберса-Мола [1], імпеданс для малого сигналу з боку емітера при фіксованій напрузі на базі дорівнює

rе = kT/(еIк),      (5)

де k – стала Больцмана, Т – абсолютна температура, е – заряд електрона, Iк – струм колектора. Величина kT/e для кімнатної температури дорівнює 25 мВ, так що rе = 25/Iк [Ом], де Iк виражений в мА.

На жаль, з усього вищезазначеного випливає, що Кu для нашого підсилювача залежить як від температури, так і від величини струму колектора, тобто залежить від рівня самого сигналу. Іншими словами, розглянутий на рис.1 підсилювач залишається лінійним лише для невеликих сигналів, значно менших за повний розмах вихідної напруги, близької до напруги живлення. А коефіцієнт підсилення за напругою, через розглянуті вище причини, вже не залежить від опору Rк. Користуючись рівняннями (4) і (5), можна довести, що при незмінній кімнатній температурі Кu = 20. Зміна температури спричиняє й зміну Кu як для сигналу, так і для початкового зміщення за постійним струмом.

Повертаючись до розрахунку елементів схеми підсилювача, з систем рівнянь (1)-(3) одержимо: Rк = 7,5 кОм, Rб = 1,5 МОм (при Uбе = 0 В).

Розділовий конденсатор потрібен для ізоляції кіл зміщення за постійним струмом від можливого впливу з боку джерела сигналу.

Недоліки найпростішої схеми, розглянутої вище, можна усунути, побудувавши СТАНДАРТНИЙ ПІДСИЛЮВАЛЬНИЙ КАСКАД, зображений на рис. 3. Його характерними рисами є наявність резистора в колі емітерного струму і спосіб організації початкового зміщення.

Для струму колектора 1 мА, який ми обрали як початковий у попередній схемі, rе= 25/1 = 25 Ом. Якщо величину опору резистора Rе (рис. 3) в колі емітера обрати значно більшою за це значення, то можна позбутися від залежності коефіцієнта підсилення від температури і величини струму колектора, оскільки:

Кu = -Rк/(rе +Rе) = -Rк /Rе.     (6)

Останнє суттєво покращує лінійність підсилювача для великих сигналів. Більше того, наявність цього резистора стабілізує початкове зміщення, задане напругою на базі за

допомогою дільника  R1, R2

Справді, припустимо, що з якоїсь причини струм колектора зріс. Збільшення струму колектор-емітер призведе до зростання напруги на резисторі Rе і, як наслідок, до зростання потенціалу емітера при незмінному потенціалі бази. Керувальна напруга Uбе понизиться, що призведе до компенсуючого зменшення струму колектора. Таким чином, ми маємо справу з НЕГАТИВНИМ ЗВОРОТНИМ ЗВ’ЯЗКОМ за струмом.

Розрахунок і визначення номінальних параметрів елементів даної схеми є досить простим. Знову ж таки, для неспотвореної передачі сигналу початковий струм колектора оберемо з міркувань початкової вихідної напруги, рівної половині напруги живлення з урахуванням потрібного коефіцієнта підсилення. Наприклад, нам потрібен підсилювач з Кu = 10. Обравши Rе = 750 Ом (Rе>>rе), розрахуємо значення Rк = КuRе = 10750 = 7,5 кОм. Початкове значення колекторного струму при цьому становитиме:  Iк = Е/(2Rк) = 15/(27,5) = 1 мА. Такий струм створюватиме на Rе падіння напруги, рівне Uе = IкRе = 1750 = 0,75 В. Напруга на базі транзистора приблизно на 0,6 В більша за це значення за рахунок падіння напруги на відкритому база-емітерному переході, тобто Uб = 1,35 В. Остання обставина є підставою для визначення співвідношення між опорами R1 і R2,  що задають потенціал бази:  R1/R2 = (10-1,35)/1,35.

Однак, це відношення справедливе,  коли струм дільника R1, R2 набагато перевищує струм бази. Зручно взяти струм дільника 0,1 мА, оскільки Iб = Iк/ = 1/100 = 0,01 мА.  Тоді  R1=130 кОм, а R2=20 кОм. Значення ємності конденсатора С1 розраховується з міркувань передачі без послаблення найбільш низькочастотної складової у вхідному сигналі, як для високочастотного фільтра,  складеного з конденсатора С1 і паралельно включених резисторів R2, R1 і Rе.

Слід, проте, мати на увазі, що змінний сигнал, що подається на вхід підсилювача,  може мати різну частоту.  Тому на достатньо високих частотах необхідно враховувати реактивний характер як пасивних елементів, так і переходів транзистора. Крім того, елементами підсилювача можуть виступати реальні  конденсатори і котушки індуктивності. У цьому випадку рівняння для підсилюваного сигналу записуються у комплексному вигляді і тоді, наприклад, коефіцієнт підсилення може виявитися залежним від частоти сигналу. Прикладом цього може слугувати часто використовуваний у другій схемі прийом, коли паралельно резистору Rе підключають конденсатор Се достатньо великої ємності, щоб для частот, коли реактивний опір конденсатора  стає меншим за Rе (1/Cе<Rе), коефіцієнт підсилення виявився більшим за розрахований за формулою (6) для постійного струму. Звичайно, наявність такого конденсатора ніяк не впливатиме на величину і термостабільність початкового зміщення, одночасно дозволяючи підтримувати для потрібного діапазону частот високий коефіцієнт підсилення сигналу (на жаль, настільки ж температурно нестабільний, як і в схемі з заземленим емітером).

Ми розглянули найпростіші підсилювачі напруги, які відрізняються способом створення початкового зміщення, а транзистори включені за схемою зі спільним емітером. Така схема включення застосовується при побудові підсилювачів найчастіше, оскільки дозволяє одержувати підсилення як за напругою, так і за струмом. Познайомимося ще з одним варіантом підсилювача на транзисторі в схемі зі спільним колектором.

Схема на рис. 4 відрізняється від попередньої відсутністю резистора Rк. Вихідний сигнал знімається с резистора Rе в емітерному колі.  Коефіцієнт передачі визначається виразом:

Кu = 1 – rе/Rе.      (7)

Якщо Rе >> rе, то Кu близький до одиниці. Тобто такий каскад не дає підсилення за напругою, а лише повторює (до речі, без інверсії фази) вхідну напругу. Тому його назвали ЕМІТЕРНИМ ПОВТОРЮВАЧЕМ. Однак, така схема має дуже низький вихідний опір внаслідок повного (як кажуть, 100-відсоткового) негативного зворотного зв’язку за струмом. Справді, тепер вся напруга вихідного сигналу прикладена до емітерного резистора Rе. В результаті вихідний опір підсилювача визначатиметься величиною rе, а вхідний – у  разів більший за Rе. Тобто маємо підсилювач струму з великим вхідним і малим вихідним опорами (імпедансами), що повторює вхідну напругу сигналу.

Розрахунок резисторів R1 і R2 простий. Оскільки вихідна напруга спокою, як і раніше, обирається рівною половині напруги живлення, то напруга на базі повинна на 0,6 В перевищувати її. Співвідношення опорів резисторів визначається за пропорцією: R1/R2=(Е/2-0,6)/(Е/2+0,6). Однак, найчастіше R1 і R2 беруть рівними між собою,  а за величиною такими, щоб струм крізь них був у 5-10 разів більшим за максимально можливий струм бази.

В електроніці найчастіше використовуються джерела напруги, тому й підсилювачі найчастіше будують з малим вихідним опором. Класична схема такого підсилювача зображена на рис. 5. Це підсилювач напруги, сполучений з емітерним повторювачем. Вихідний опір першого каскаду дорівнює Rк і при необхідності може складати величину десятків кілоом. Вихідний опір емітерного повторювача дорівнює rе і у потужних транзисторів складає величину десятих долів ома. Зверніть увагу на те, що база транзистора повторювача безпосередньо з’єднана з колектором підсилювача.

Емітерний повторювач максимально спрощується, якщо для живлення використовувати джерело двохполярної напруги (рис.6). У цьому випадку відпадає потреба в дільнику R1, R2, оскільки при нульовому сигналі на вході вихідна напруга відрізняється лише на 0,6 В, чим нерідко можна знехтувати порівняно з напругою живлення. Також зникає потреба і в розділовому конденсаторі, оскільки нульовий сигнал на вході відповідає нулю початкового зміщення.

Слід зазначити, що якщо опір підключеного відносно землі навантаження Rн дорівнює опору емітерного резистора Rе, то максимальна вихідна негативна напруга не може перевищити половини напруги живлення. Ця напруга тим менша, чим менший опір Rн.

Двохтактна схема (рис. 7) позбавлена цього недоліку. Тут кожен з транзисторів, що мають різну провідність (p-n-p і n-p-n), перетворює “свою” полярність сигналу. Крім того, відпадає необхідність в резисторі Rе і к.к.д. каскаду зростає. На жаль, і ця схема не позбавлена недоліків: відкривання транзистора відбувається при напрузі на базі, що перевищує 0,6 В, і тому ми матимемо "мертву зону" плюс-мінус 0,6 В поблизу нуля. Таке спотворення сигналу називається перехідним спотворенням. На рис. 8 наведена схема, що ліквідує в двохтактному каскаді пререхідні спотворення. Звичайно, й ця схема не позбавлена своїх недоліків.

Ось іще пара прикладів елегантних схемних розв’язків, які зручно розглянути на прикладі емітерного повторювача, зображеного на рис. 4. Очевидно, що прагнення малого вихідного опору схеми (як правило, при великому струмі навантаження) потребує достатньо великого коефіцієнта підсилення за струмом  транзистора, щоб той не відбирав від джерела сигналу і дільника, що задає початкове зміщення, значного струму. Цього можна досягти, використовуючи складений транзистор. Якщо з’єднати два чи більше транзистори так, як показано на рис. 9, то одержана схема буде працювати як один транзистор з  = 12, тобто з коефіцієнтом підсилення, рівним добутку коефіцієнтів підсилення за струмом складових транзисторів. Така схема називається СХЕМОЮ ДАРЛІНГТОНА.

Цілком аналогічний ефект дає сполучення двох транзисторів різної провідності (рис.10),  яке називається СХЕМОЮ ШИКЛАІ (Sziklai) або комплементарним (доповнювальним)   транзистором Дарлінгтона. Такі складені транзистори часто використовують в стабілізаторах напруги або вихідних каскадах підсилювачів потужності.

Не викликає сумніву, що вхідний опір емітерного повторювача в схемі на рис. 4 не може бути використаний повністю через шунтувальну дію дільника R1, R2. Вийти з утруднення дозволяє СХЕМА СЛІДКУВАЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ. Початкове зміщення транзистора (рис. 11) задають резистори R1, R2, R3. Конденсатор С2 обирають таким, щоб

його повний опір на частоті сигналу був малим порівняно з опором резисторів зміщення. Однак тут вхідний опір для частот сигналу не дорівнює опору за постійним струмом.

Справді, вхідний сигнал породжує приблизно рівний йому сигнал на емітері, тому приріст струму, що тече крізь резистор зміщення R3 складатиме: i = (uвх – uе)/R3=0, тобто Z = uвх/iвх – наближається до нескінченності. Таким чином, ми одержали, що вхідний (шунтувальний) опір схеми зміщення є дуже великим для частот сигналу. Звичайно, дві останні схеми застосовуються не лише в каскадах емітерного повторювача.

Розглянемо ще кілька цікавих схем.

Іноді корисно мати сигнал і його "дзеркальне відображення". Таку схему, представлену на рис. 12, називають СХЕМОЮ РОЗЩЕПЛЕННЯ ФАЗИ, оскільки, щоб одержати такі два сигнали на виході одного підсилювача, потрібно зсунути їх один відносно одного за фазою на 1800. Це досягається за допомогою підсилювача зі спільним емітером,  коефіцієнт підсилення якого Ku=1. При цьому Rк = Rе, а напруга спокою на колекторі встановлюється рівною 0,75 Е замість звичного 0,5 Е. Це робиться для того, щоб кожен з вихідних сигналів, що знімаються з колектора та емітера, не заважав іншому. Напруга на колекторі може змінюватися від 0,5 Е до Е, а на емітері – від нуля до 0,5 Е.

Схему зі спільним емітером  (рис. 3) корисно розглянути з іншої точки зору. Подумки розчленуємо схему, як показано на рис. 13. Одна частина являє собою кероване напругою джерело струму, струм спокою котрого дорівнює 5 мА, а коефіцієнт передачі складає Iвих/Uвх = -10 мА/В = -10 Ом (спробуйте це довести). Інша частина, опір Rк, є навантаженням джерела струму, що перетворює його струм у напругу: Uвих/Iвх = Rк = 1 В/мА = 1 кОм. Оскільки коефіцієнт передачі двох послідовних перетворювачів дорівнює добутку їх коефіцієнтів перетворення, то одержимо:

Кu = (Iвих/Uвх)(Uвих/Iвх) = Uвих/Uвх = -10 [мА/В]  1[В/мА] = -10.   (8)

Таким чином, ми одержали той же результат, що й раніше з формули (6). З іншого ж боку, перша частина схеми являє собою окремий інтерес, оскільки є пристроєм з великим вихідним опором, тобто "ідеальним" джерелом струму (на відміну від "ідеального" джерела напруги, яким є емітерний повторювач).

І, нарешті, найбільш чудова і широко відома схема – ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИЙ ПІДСИЛЮВАЧ. Він використовується для підсилення різниці двох вхідних сигналів. В  ідеальному випадку вихідний сигнал не залежить від рівня кожного з вхідних сигналів, а  визначається лише їх різницею. Запам’ятаємо кілька загальноприйнятих термінів: коли рівні сигналів на обох входах змінюються одночасно, то така зміна вхідного сигналу називається СИНФАЗНОЮ. Корисний сигнал, як правило, подають на обидва вхідних виводи і називають ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИМ або РІЗНИЦЕВИМ. Хороший диференціальний підсилювач характеризується високим КОЕФІЦІЄНТОМ ПОСЛАБЛЕННЯ СИНФАЗНОГО СИГНАЛУ (КПСС), який означають як відношення вихідного корисного сигналу до вихідного синфазного сигналу, за умови, що корисний і синфазний вхідні сигнали мають однакову амплітуду. Звичайно КПСС виражають в децибелах.

Диференціальні підсилювачі використовують у тих випадках, коли слабкі сигнали можна загубити на фоні шумів. Прикладами таких сигналів можуть бути цифрові сигнали, що передаються по довгих кабелях (кабель звичайно складається з двох скручених дротів),  звукові, радіочастотні сигнали, напруги електрокардіограм, сигнали зчитування інформації з магнітної пам’яті та з приймачів оптичного випромінювання. Диференціальні каскади широко застосовуються для побудови операційних підсилювачів, підсилювачів постійного струму, оскільки їх схема ідеально  пристосована для компенсації температурної нестабільності.

На рис. 14 показано основну (класичну) схему диференціального підсилювача. Сигнал, який потрібно підсилити, подають на вхід 1 відносно входу 2. Вихідний сигнал, звичайно, вимірюється на одному з колекторів відносно землі (такий сигнал називають несиметричним; з ним можуть працювати звичайні схеми – повторювачі напруги, джерела струму і т. п.).

Якщо ж на виході потрібен диференціальний сигнал, то його знімають між колекторами

Для того щоб не використовувати додаткових кіл зміщення, живлення підсилювача організовано двохполярним. Задавши струм спокою, опір резистора Rк обирають так, щоб досягти  максимального динамічного діапазону вимірювання амплітуди вихідного сигналу, тобто потенціал колектора повинен бути рівним 0,5 Е. Опір резистора R1 розраховується, виходячи з рівності емітерних струмів кожного з транзисторів при нульовому вхідному сигналі. Отже, наприклад, якщо струм колектора взяти рівним 0,1 мА, то Rк = 7,5/0,1 = 75 кОм, а R1 = 15/0,2 = 75 кОм. Тут ми прийняли Е = 15 В (повне живлення дорівнює 2Е = 30 В), а потенціал точки А близьким до нуля.

Чому дорівнює коефіцієнт підсилення цієї схеми? Його неважко визначити, якщо врахувати що прикладений до входу 1 сигнал відносно входу 2 виявляється двічі прикладеним до переходу база-емітер будь-якого транзистора, а потенціал точки А залишається незмінним, оскільки струм одного з транзисторів збільшується настільки, наскільки зменшується струм іншого:

Кдиф = Rк /2(rе + Rе).      (9)

Опір резистора Rе задається необхідним підсиленням. Якщо Rе = 1 кОм, то Кдиф = 30.  Щоб одержати максимальне підсилення, ці резистори повністю виключають зі схеми і тоді Кдиф = 150 (правда, за рахунок зменшення вхідного опору). Числа ці легко одержати, маючи на увазі, що rе<<Rе, і пам’ятаючи, що максимальний коефіцієнт підсилення підсилювального каскаду з заземленим емітером дорівнює 20.

Для синфазного сигналу, прикладеного до кожного із входів відносно землі, коефіцієнт підсилення дорівнює

Ксинф = -Rк/(2R1+Rе).      (10)

Виключаючи зі схеми Rе, для нашого варіанту підсилювача коефіцієнт підсилення синфазного сигналу дорівнює 0,5. А максимальний коефіцієнт послаблення синфазного сигналу

КПСС = Кдифсинф = R1/(Rе+rе) = 300.     (11)

Природно, що бажано було б мати КПСС якомога більшим і єдиний шлях до цього лежить через збільшення R1. При цьому потрібно не забувати, що за постійним струмом все має бути збережено, щоб не порушити початкове зміщення. На рис. 15 показано, як для цієї мети використовується джерело струму, диференціальний опір якого дуже великий і, таким чином,  підсилення синфазного сигналу буде послаблено майже до нуля. Застосування такого прийому дозволяє одержувати КПСС більшим, ніж 105 (>100 дБ). Таким же способом можна збільшити коефіцієнт підсилення для диференціального сигналу, використовуючи струмові джерела замість резисторів Rк, за рахунок чого Кдиф може сягати значень кількох тисяч (зрозуміло, навантаження такого підсилювача повинна бути достатньо високоомним).

Рис. 16 ілюструє, як можна одержати високі характеристики диференціального підсилювача з урахуванням усього вищезазначеного. Для збільшення вхідного опору тут використані складені транзистори за схемою Дарлінгтона. Ще більший ефект збільшення вхідного опору дає використання польових транзисторів. На виході для одержання малого вихідного опору використано емітерний повторювач. Такого типу підсилювачі використовуються в інтегральних операційних підсилювачах.

Для проведення лабораторної роботи використані: генератор прямокутних імпульсів Г5-54 (або генератор гармонічних сигналів ГЗ-118), двоканальний осцилограф С1-83, блок живлення (джерело стабілізованої напруги “+15В,0,-15В”), макетна плата.

Блок-схема експериментальної установки та потрібні зєднання наведено нижче.

Виконання роботи передбачає одержання на екрані двоканального осцилографа одночасного зображення осцилограм вхідного та вихідного сигналів, вимірювання їх параметрів (амплітуд, тривалості імпульсів, зсуву фаз). Вхідний сигнал від генератора сигналів за допомогою трійника одночасно подається на І канал осцилографа і на макетну плату. Вихідний сигнал подається на ІІ канал осцилографа. Коефіцієнт підсилення напруги сигнала обчислюється за формулою . 

Порядок виконання

1. Складіть схему із заземленим емітером (рис.1). Перевірте напругу спокою колектора. Подайте на вхід синусоїдний сигнал з частотою порядку 2 кГц (С=0,1 мкФ) і амплітудою кілька мілівольт. Визначте коефіцієнт підсилення за напругою. Збільшуйте амплітуду напруги, що подається на вхід, до появи нелінійних спотворень сигналу на виході. Поясніть трансформації синусоїди, що при цьому спостерігаються.

Підігрійте пальцями транзистор і подивіться, що змінюється на екрані.

2. Розрахуйте і складіть схему стандартного підсилювального каскаду (рис.3) із заданим викладачем коефіцієнтом підсилення. Виміряйте і побудуйте амплітудно-частотну характеристику підсилювача для вихідного сигналу з повним розмахом, що не перевищує половини напруги живлення як за відсутності, так і наявності конденсатора Се. Визначте граничні частоти. Котрі з елементів схеми їх задають?

Збільшуйте вхідний сигнал до перевантаження каскаду на виході. Поясніть, які процеси в схемі описують спотворення, що спостерігаються.

Підігрійте пальцями транзистор за відсутності вхідної напруги. Оцініть стабільність напруги спокою. Порівняйте результати з подібними для попередньої схеми.

3. Складіть повторювач напруги, зображений на рис. 6. Подавши на вхід синусоїдний сигнал, спостерігайте за вихідною напругою за відсутності навантаження, за наявності навантаження Rн = Rе, а також у випадку, коли точка, куди подано негативну напругу живлення, виявляється заземленою. Поясніть, що при цьому відбувається.

Складіть двохтактну схему повторювача (рис. 7) і прослідкуйте за перехідними спотвореннями.

4. Розрахуйте і складіть схему диференціального підсилювача (рис. 14) із заданими викладачем характеристиками. Перевірте експериментально коефіцієнт підсилення диференціального сигналу, коефіцієнт підсилення синфазного сигналу, обчисліть коефіцієнт послаблення синфазного сигналу (КПСС). Для визначення Кдиф один із входів заземліть, а на інший подавайте сигнал. При вимірюванні Ксинф з'єднайте обидва входи і подайте на них відносно землі сигнал з повним розмахом близько 1 В.

ЛІТЕРАТУРА

    1. Хоровиц П.,  Хилл У.  Искусство схемотехники.- М.: Мир, 1984.- Т.1.- С. 88-153.

    2. Титце У.,  Шенк А.  Полупроводниковая схемотехника.- М.: Мир, 1982.- С. 26-66.


Рис. 4. Схема емітерного повторювача.

Рис. 5. Класична схема транзисторного підсилювача напруги.

Рис. 6. Схема емітерного повторювача з двохполярним живленням.

Рис. 7. Двохтактна схема емітерного повторювача.

Рис. 8. Двохтактний повторювач з ліквідацією перехідних спотворень.

Рис. 9. Схема Дарлінгтона.

Рис. 10. Схема Шиклаі.

© О.Слободянюк, Ю.Мягченко,В.Кравченко

1. Схема найпростішого підсилювального каскаду з заземленим емітером

і установкою початкового зміщення за допомогою струму бази.

2. Схема стандартного підсилювального каскаду з установкою початкового зміщення за допомогою дільника напруги.

3. Схема емітерного повторювача.

4. Схема розщеплення фази.

5. Схема диференціального підсилювача.

9

© О.Слободянюк, Ю.Мягченко,В.Кравченко


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8152. Технологический процесс производства заготовок валов диаметром не ниже 150 мм 254.42 KB
  Вариант 1 Опишите технологический процесс производства заготовок валов диаметром не ниже 150 мм. Вал ответственного назначения. Для изготовления наиболее ответственных деталей, для которых требуется материал особой прочности в крупных сечениях, испо...
8153. Разработка структурной схемы системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов 529 KB
  Задание - Разработать структурную схему системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов. Рассчитать ...
8155. Проектирование и исследование динамической загруженности легкового автомобили с двухтактным двигателем внутреннего сгорания 1.08 MB
  Проектирование и исследование динамической загруженности легкового автомобили с двухтактным двигателем внутреннего сгорания. Описание схемы и работы машины. Легковой переднеприводной автомобиль приводится в движение двухтактным двигателем внутрен...
8156. Типы и структуры данных 60.5 KB
  Типы и структуры данных Тип данного определяется множеством значений данного и набором операций, которые можно выполнять над этими значениями в соответствии с известными свойствами. Тип - важная характеристика элементарного или неструктурирован...
8157. Процесс проведения технической подготовки производства 190.55 KB
  Введение I. Теоретические аспекты процесса технической подготовки производства. Понятие системы технической подготовки производства. Конструкторская подготовка производства. Технологическая подготовка производства Планирование процесса...
8158. Разработка технологии изготовления тормозной колодки 210 KB
  Вводная часть. Назначение детали, узла, особенности эксплуатации и ТО Тормозная колодка входит в состав колодочного тормоза, который предназначен для снижения скорости движения грузоподъёмной машины с постоянным или изменяемым замедлением, а т...
8159. Процесс разработки автоматизации электроприводов 1.73 MB
  Техническое совершенство производственного механизма и осуществляемого им технологического процесса в значительной мере определяется совершенством соответствующего электропривода и степенью его автоматизации. Автоматизированный представляет...
8160. Проектирование 10-этажный 40 квартирный жилого дома 102 KB
  Задание на курсовой проект и исходные данные. Жилой дом 10-этажный 40 квартирный. Размеры здания 25200 х 13800 м Район строительства - Удмуртия г. Ижевск Грунты суглинки m=0,5 Группа грунта II Грунтовые воды на глубине 3 м. Глубина промерзани...