Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине

Подготовка к лабораторным работам:

В ходе исследования были измерены параметры простой ступени усилителя, выполненной в биполярном транзисторе, подключенном к общей цепи эмиттера, как показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 . Схема усилителя выполненный на БТ в схеме ОЭ .
Транзистор работает в активном режиме. Резисторы R_Э и R_к обеспечивают рабочий режим переменного тока. R_э в это время , отличных от базового текущего компонента конфигурации опасаться в посте.

Б
I 0  
E  U 0  E

БЭ

K
_ K
R _Б R _Б

, (2.1)

отсюда ток коллектора



K
I 0   



Б
 I 0  
^I КЭО

   I _Б 0  _{, (2.2)}

Резистор R _K защищает ток коллектора от коротких замыканий через источник напряжения. Рекомендуется, чтобы R _K >> R_н . Поскольку величина R _K одновременно влияет на постоянную напряжения в коллекторе

^U КЭ
0   E
 I 0 R
. (2.3)

K K

K
При заданных значениях E _K и R _K рабочая точка транзистора при постоянном токе задается одним параметром I _B (0) или I _K (0) или U_кэ (0), а не двумя параметрами . В измерениях удобно использовать U_кэ (0).
Разделительные конденсаторы S _B и S _K с малым сопротивлением в рабочем диапазоне U_кэ (0) должны быть подключены таким образом , чтобы источник сигнала u _G и нагрузка не влияли на транзистор в режиме переменного тока .
Следующие формулы могут быть использованы для расчета основных параметров каскада усилителя:

^{ R} вх

 _K
 r ' _Б

  h

21 Э Э

• 
  h r
  

^R Ю

 U


K
^  h
_ 1
21 Э

21 Э

^R вх

; (2.4)

K
^_ R _вх  R

K

н
_{R } R _K R н
r  ^{u Т} 
26 мВ

Э

K
Здесь
^НЭ R  R ^; Э
I 0 
I 0  ^.

Когда в цепи эмиттера имеется резистор R_э , который вызывает отрицательную обратную связь
^Rвх ос ^{= h}21э^Rэ
К_{uос =} R_н / R_э (2.5)

3. Задание для лабораторных работ:

1. 
   Установить режима транзистора на по постоянному току.
   
2. 
   Соберите схему, показанную на рисунке 2.2 (это часть схемы каскада усилителя, показанная на рисунке 2.1, которая определяет рабочую точку транзистора).
   

2.2 Рисунок. Схема настройк усилителя режима работы.

Е₂ =10В
R_э =0,1~1 кОм R_к = 3.3-56 кОм

U _БЭ 0  _,
^U КЭ
0 
Убедитесь в том , чтобы измерить напряжение

вольтметр.

3. 
   Измените значение E ₁ и выберите рабочую точку,
   

^U КЭ
0  
^{Е 2}  5 В
2

транзистора для случая, где (*) .

БЭ
U 0 
измерить напряжение и определить переменные компоненты.

Базовый ток

I 0  
Е  U 0 



1 БЭ
R _Б

(2.6)

Б
ток коллектора



К
I 0  

Е  U
2 КЭ
R _К
0 
I 0 

(2.7)

и статический коэффициент передачи базового тока
_{ } K
(2.8)

Б
I 0 


(*) В реальных схемах E ₁ = E ₂ и соответствующие размеры R _B выбраны
Варианты для выполнения :
Таблица - 2.1

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
RЭ(кОм)	0.1	0.33	0.15	0.1	0.7	0.8	0.25	0.1	1	1	0.5	0.5	0.6	1	1
RК(кОм)	1	3.3	1.5	1	6	1.6	2.5	1	3.3	6.6	3.3	1	1.2	3.3	6.6
IК(мА)	6	4	5	4.5	4	1	1.2	5	5	3	3.5	5	5	3	2.5
E2(В)	12	15	15	12	12	15	12	15	16	15	12	13	15	14	15

Предварительные расчеты

𝐸_1𝐴⁽𝜔𝑡⁾ = 𝐸₁₀ (1 + 0,2 sin⁽𝜔𝑡⁾
Таблица - 2.2.

𝜔𝑡, 𝑔𝑟𝑎𝑑	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
𝐸1𝐴^(𝜔𝑡^), 𝑉
𝐼6^(𝜔𝑡^), 𝑚𝐴
𝐼 ^(𝜔𝑡^), 𝑚𝐴
^(𝜔𝑡^), 𝑉
^(𝜔𝑡^), 𝑉

Обработка результатов измерений:

– Усиление напряжения:
₌

– Текущее усиление::

𝐾_𝐼

₌ ∆𝐼
∆𝐼₆

• 
  Усиление мощности :
  

𝐾_𝑃 = 𝐾_𝑈 × 𝐾_𝐼

• 
  Динамическое входное сопротивление :
  

₌ ∆
∆𝐼

• 
  Динамическое выходное сопротивление :
  

₌ ^∆
∆𝐼

Нарисуйте следующие графики на основе результатов расчета:

1. = ( );	2. = ( );
3. 6 = ( );	4. = ( 6);
5. = ( );	6. = ( );
7. = ( );	8. = ( 6).

4. 
   Содержание отчета:
   
   1. 
      цель работы.
      
   2. 
      параметры исследуемого транзистора.
      
   3. 
      принципиальная схема лабораторной работы.
      
   4. 
      по каждому этапу выполненных работ - наименование этапа и полученные результаты (в виде таблиц, графиков и осциллограмм).
      
   5. 
      краткое вывод по полученных результатов.
      

5. Контрольные вопросы

1. 
   Поясните принцип работы простого усилителя каскада с БТ.
   
2. 
   Какие параметры определяют рабочую точку простого усилителя каскада с БТ?
   
3. 
   Дайте дифференциальные параметры усилителя. Как эти параметры измеряются экспериментально?
   
4. 
   Какие параметры схемы зависят от входного и выходного сопротивлений простой фазы усилителя на низких частотах?
   
5. 
   От чего зависят ток, напряжение и усиление мощности простой ступени усилителя с БТ?
   

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ.


Цель работы: Изучить схема усилителя на ПТ и измерять их динамические характеристики и дифференциальные параметры.

1. Теоритическая часть

Полевым транзистором (ПТ) называется полупроводниковый радиокомпонент, используемый для усиления электрического сигнала. В цифровых устройствах схемы на основе ПТ исполняют функции ключей, управляющих переключениями логических элементов. В последнем случае использование полевых транзисторов оказывается крайне выгодным с точки зрения миниатюризации аппаратуры. Это обусловлено тем, что для цепей управления этими радиокомпонентами требуются небольшие мощности, вследствие чего на одном кристалле полупроводниковой микросхемы можно размещать десятки тысяч транзисторов.

ПТ состоит из трѐх элементов – истока, стока и затвора. Функции первых двух очевидны и состоят соответственно в генерировании и приѐме носителей электрического заряда, то есть электронов или дырок. Предназначение затвора заключается в управлении током, протекающим через полевой транзистор.
В момент подачи напряжения на затвор возникает электрическое поле, изменяющее ширину p-n-переходов и влияющее на величину тока, который протекает от истока к стоку. При отсутствии управляющего напряжения ничто не препятствует потоку носителей заряда. С повышением управляющего напряжения канал, по которому движутся электроны или дырки, сужается, а при достижении некоего предельного значения закрывается вовсе, и ПТ входит в так называемый режим отсечки. Как раз это
свойство полевых транзисторов и позволяет использовать их в качестве ключей.
Усилительные свойства радиокомпонента обусловлены тем, что мощный электрический ток, протекающий от истока к стоку, повторяет динамику напряжения, прикладываемого к затвору. Другими словами, с выхода усилителя снимается такой же по форме сигнал, что и на управляющем электроде, только гораздо более мощный.
Виды полевых транзисторов.

1. 
   ПТ управляющий p-n переход
   
2. 
   Изолированным затвором.
   
3. 
   Шоттки барьерный ПТ
   

Дано структурная поперечная сечения схема условно графическая обозначения управляющий p-n-переходом и n – каналный ПТ рис-4.1.

Рисунок - 4.1. Структурная поперечная сечения схема условно графическая обозначения управляющий p-n-переходом и n – каналный ПТ