Теоретические сведения. Цель лабораторной работы:Целью настоящей работы является изучение функционирования биполярного транзистора в режиме усиления (с нагрузкой в коллекторной

ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

В РЕЖИМЕ УСИЛЕНИЯ

Цель лабораторной работы: Целью настоящей работы является изучение функционирования биполярного транзистора в режиме усиления (с нагрузкой в коллекторной цепи). В работе снимаются нагрузочные характеристики транзистора в схеме с ОЭ, по полученным характеристикам определяются усилительные параметры биполярного транзистора в схеме с ОЭ.

Лабораторная работа состоит из двух этапов:

1. Подготовка к выполнению лабораторной работы. Каждый студент получает индивидуальное задание. В каждом задании предлагается сделать графо-аналитический расчет режима усиления биполярного транзистора, используя ВАХ транзистора, полученные в предыдущей лабораторной работе №3. С помощью программы Electronics Workbench студент проводит исследования в соответствии с заданием. Результаты исследований предъявляются для проверки преподавателю до начала лабораторной работы. Студент допускается к выполнению лабораторной работы, если задание выполнено правильно.

2. Практическая часть. Заключается в выполнении исследований на лабораторных макетах.

Теоретические сведения

В лабораторной работе №3 рассматривалась схема включения транзистора, в которой напряжение источников питания подключалось непосредственно к электродам транзистора. При этом токи и напряжения на электродах транзистора однозначно определялись по семействам статических характеристик.

Если теперь во входную часть схемы включения с ОЭ включить источник входного переменного сигнала, а в выходную коллекторную цепь – нагрузочный резистор R_к, то в этом случае к электродам транзистора будет подводиться уже лишь часть напряжения питания (рис. 1), так как теперь сопротивление R_к и выходная коллекторная цепь образуют делитель напряжения.

Рис. 1. Включение транзистора в усилительном режиме.

При прохождении постоянной составляющей тока коллектора на резисторе R_к возникает падение напряжения I_кR_к, величина же напряжения на коллекторе транзистора равна .

Это уравнение называется уравнением статической нагрузочной прямой (СНП). Она представляет собой прямую линию и может быть построена по двум точкам. Эти точки легко найти из рассмотрения крайних случаев, когда транзистор имеет бесконечно большое и бесконечно малое сопротивления. В первом случае I_к =0 и U_кэ = E_к, а во втором U_кэ = 0 и I_к= Е_к/R_к.

Рис.2. Статические и динамические нагрузочные характеристики транзистора

При работе усилителя в режиме усиления малых сигналов, рабочую точку целесообразно располагать в середине рабочей области характеристик (точка "О"), рис.2. Она определяется 3-мя координатами I_ко, U_кэо, I_бо. Этой точке соответствует точка "О" на входных характеристиках транзистора, определяемая координатами I_бо, U_кэо.

Если теперь во входной цепи включить источник переменного напряжения, то к постоянным составляющим токов и напряжений добавятся переменные составляющие (рис. 3). Так коллекторный ток будет сумой переменной составляющей I_mк и постоянной, которая при отсутствии входного сигнала равна току покоя I_ко.

Рис. 3. Токи и напряжения в усилительном каскаде.

Напряжение на сопротивлении нагрузки R_к, тоже можно рассматривать как сумму постоянного и переменного напряжения U_Rк = U_Rк - + U_Rк~.

Напряжение на нагрузке следует за изменениями коллекторного тока и одновременно с изменением напряжения на нагрузке меняется и напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, причём они изменяются в противофазе.