Образования республики узбекистан

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ
УЗБЕКИСТАН


КАРАКАЛПАКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени БЕРДАХА


Факультет физики


Кафедра электротехники и метрологии
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
по дисциплине

«Электроника»

Лабораторная работа №1
Проверка характеристик однокаскадного усилителя на биполярном транзисторе.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение принципа работы и исследование характеристик усилительных каскадов напряжения на биполярных транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером (стоком) и общим коллектором.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Одним из наиболее распространенных усилителей на биполярных транзисторах яв- ляется усилитель с общим эмиттером (ОЭ). В этом усилителе эмиттер является об- щим электродом длявходной и выходной цепей (рис. 1а). Входное напряжение и_вхот источника сигнала Е_с с внутренним сопротивлением R_c подается на усиливаемый каскад на биполярном транзисторе VT через конденсатор связи С₁ предотвращающий прохождение постоянной составляющей тока от источника сигнала. Усиленное выходное напряжение подается на нагрузку R_нчерез разделительный конденсатор С₂, то есть подается только переменная составляющая напряжения u_вых.

Рис. 1

В усилителе, кроме источника переменного сигнала, действует источник питания с ЭДС Е_п (обычно напряжение U_n = 10—30 В) с внутренним сопротивлением R_ВТ . Со- противление резистора R_K выбирают, исходя из требований усиления входных сиг- налов и ограничения тока коллектора I_к транзистора VT. Обычно сопротивление R_K

составляет 0,2—5 кОм для транзисторов малой мощности и порядка 100 Ом для тран- зисторов средней мощности. Резисторы R_Б1 и R_Б2 делителя напряжения питания U_nпредназначены для установки тока базы I_Б транзистора (по постоянному току), соот- ветственно рабочей точки (точки покоя) на линии нагрузки.
С помощью резистора R_Э создается обратная отрицательная связь усилителя по постоянному току, обеспечивающая температурную стабилизацию его режима усиления. Так, при увеличении температуры возрастают постоянные составляющие токов коллектора I_к и эмиттера I_э и падение напряжения R_ЭI_Э. В результате напряжение U_БЭ уменьшается, что вызывает уменьшение тока базы I_Б и, следовательно, тока I_Kстабилизируя его.
Конденсатор С_Э большой емкости (десятки микрофарад) шунтирует сопротивление резистора R_Э по переменному току, что исключает ослабление усиливаемого сигнала по переменному току цепью обратной связи.
Для удобства анализа работы усилителя отдельно рассматривают его схемы замещения по постоянному (рис. 1б) и переменному току (рис. 3). В режиме работы усилителя по постоянному току для получения наименьших нелинейных искажений усиливаемого сигнала рабочую точку а (рис. 2) выбирают посередине рабочего участка bс линии нагрузки по постоянному току, описываемой уравнением
I_{K n} (U_n  U_{K n} )/ R_K , где U_{K n}  U_KЭ  R_Э I_{Э n}

Рис. 2

Линию нагрузки строят следующим образом. Из приведенного уравнения следует, что при I_Кn = 0, U_Kn = U_n, а при U_Kn = 0, I_Кmах = U_n /R_K.
Через две найденные точки проводят прямую (нагрузочную) линию. Задав ток базы в режиме покоя I_Бn, находят на пересечении линии нагрузки по постоянному току с выходной характеристикой транзистора при I_Б = I_Вп точку покоя a(U_Kn, I_Кn).
Сопротивление резистора R_B1 рассчитывают по формуле



При этом U_Бп  0,3 В для германиевых и U_Бп  0,65 В для кремниевых транзисторов.
Приближенно токи покоя коллектора и эмиттера в рабочей точкеа рассчитывают по формулам: