ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОКАСКАДНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО ПІДСИЛЮВАЧА ІЗ СПІЛЬНИМ ЕМІТЕРОМ
МЕТА РОБОТИ: експериментально дослідити основні характеристики підсилювального каскаду з спільним емітером (СЕ).
1 Короткі теоретичні відомості
Транзисторним підсилювачем називається електронний пристрій, призначений для збільшення потужності електричних сигналів без зміни їх частоти і форми. Ці функції можна виконати за допомогою підсилювальних елементів-транзисторів. Найбільш поширеною є схема підсилювального каскаду на транзисторі з СЕ, яка забезпечує великий коефіцієнт підсилення напруги , струму та потужності Кр (рис. 5.1). Через це розрізняють підсилювачі напруги, струму, потужності. До основних характеристик відносяться: коефіцієнт підсилення; вхідний опір; вихідний опір; коефіцієнт корисної дії; частотна характеристика (залежність модуля коефіцієнта підсилення від частоти); фазова характеристика (залежність зсуву фаз між вхідними і вихідним сигналом від частоти); коефіцієнт частотних спотворень на заданих частотах.
|
|
Рисунок 5.1 – Електрична схема підсилювача змінного струму
Міжкаскадний зв’язок в RС-підсилювачі на транзисторах з СЕ здійснюється за допомогою активного опору Rн і розділюючого конденсатора СР2. Принцип роботи транзисторного підсилювача полягає в тому, щоб найменша зміна напруги , яка прикладається між базою і емітером, викликає велику зміну струму емітера і, як наслідок, зміну струму колектора . Таким чином, вхідна напруга керує струмом колектора, який створює необхідні коливання напруги на навантаженні в колекторній ланці.
Дільник на опорах і забезпечує подачу на базу транзистора необхідної напруги зміщення. Опір R e служить для температурної стабілізації робочої точки.
Роздільні конденсатори Ср 1 і Ср 2 запобігають протіканню постійних складових базового і колекторного струмів. Конденсатор Се усуває від’ємний зворотній зв’язок по змінній напрузі, який приводить до зменшення коефіцієнта підсилення. Режим підсилення підсилювача, а саме, клас підсилення, нелінійні викривлення і ККД, визначаються струмом, який протікає через транзисторний каскад.
Від’ємне зміщення на базу транзистора подається від джерела з подільника напруги R 1 і R 2.
Підбір напруги джерела , опору подільника і опору Rе, забезпечується необхідний режим підсилення по постійному струму.
В області низьких частот еквівалентна схема показана на
рис. 5.2.
Рисунок 5.2 – Еквівалентна схема підсилювача змінного струму
В області НЧ зменшення підсилення проходить за рахунок впливу ємностей С 1, С 2 і Се, а саме збільшення ємностей приводить до зменшення вхідного струму і коефіцієнта підсилення К 1 і Кu. Збільшення опору конденсатора Се збільшує зворотній зв’язок по змінному струмі через опір RЕ.
|
|
Завал частотної характеристики на НЧ обумовлений постійною часу
(5.1)
Нижня гранична частота смуги пропускання визначається постійною часу за формулою:
. (5.2)
Впливом С 2 і Се нехтується.
Для розрахунку коефіцієнтів підсиленняструму, напруги й потужності існують формули:
(5.3)
(5.4)
(5.5)
В схемі з СЕ і
2 Завдання для самостійної підготовки
2.1 Вивчити теоретичні відомості про роботу підсилювального каскаду в області НЧ, СЧ, і ВЧ, в режимі малого, великого та імпульсного сигналів.
2.2 Дати відповіді на контрольні питання.
2.3 Обчислити номінали резисторів і конденсаторів в даній схемі, підібравши транзистор.
2.4 Розрахувати і побудувати характеристику від частоти.
2.5 Як визначити вхідний і вихідний опори підсилювача?
3 Лабораторне завдання
3.1 Ознайомитися з принципом роботи вимірювальних приладів, що використовуються в роботі.
3.2 Зняти залежність коефіцієнта підсилення при умові зміни величин вхідних і вихідних елементів схеми, зокрема вхідних і вихідних опорів.
3.3 Побудувати амплітудну залежність підсилювача і визначити за нею допустиму амплітуду вхідних сигналів.
3.4 3няти амплітудно-частотну характеристику підсилювача і визначити за нею смугу пропускання.
3.5 Результати експерименту зобразити графічно.
4 Контрольні запитання
4.1 Чим зумовлюється залежність коефіцієнта підсилення від частоти?
4.2 Що таке режим при постійному струму транзистора і як він забезпечується?
4.3 Нелінійні спотворення сигналів у підсилювачах і способи їх усунення.
4.4 Як вибрати робочу точку на вихідній характеристиці транзистора?
4.5 Яка різниця в роботі транзисторного підсилювача на НЧ і СЧ?
4.6 Чим відрізняться підсилювальний каскад струму від підсилюючого каскаду напруги і потужності?
4.7 Що таке власні шуми підсилювача?