Ход работы. Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет

Информационных технологий, механики и оптики

Факультет Инженерно-физический Кафедра Электроники

Направление (специальность) 090900 «Информационная безопасность» Группа 2130

Квалификация (степень) бакалавр

Лабораторная работа №4

по курсу «Электроника и схемотехника»

Исследование одиночного усилительного каскада на биполярном транзисторе.

Выполнил:

Студент 2-го курса

гр. 2130

Некрашевич П.

Супонев П.

Принял:

к.т.н, доцент

Олехнович Р.О.

Г.С-Петербург

2013 г.

Исследование одиночного усилительного каскада на биполярном транзисторе.

Цель работы – исследование одиночного усилительного каскада на биполярном транзисторе в схемах с общим эмиттером и с общей базой.

Усилительный каскад предназначен для преобразования синусоидального входного напряжения в синусоидальное выходное напряжение большей амплитуды.

Ход работы.

1. Усилительный каскад на биполярном транзисторе в схеме с общим эмиттером

Имеет следующую схему:

Таблица 1: зависимость коэффициента усиления по напряжению Ku и сквозного коэффициента усиления Кскв от значения сопротивления нагрузки Rн

Заполним таблицу 1 с помощью следующих формул:

Ku=Uвых/Uвх (1)

Кскв=Uвых/Ec (2)

где Uвых – напряжение на выходе усилительного каскада, Ес – напряжение, подаваемое от генератора сигналов со своим внутренним сопротивлением Rc=1.2кОм, Uвх – напряжение, снимаемое после внутреннего сопротивления генератора.

На основании таблицы 1 построим графики зависимостей Ku(Rн) и Kскв(Rн):

Определим АЧХ усилительного каскада при Rн=10кОм.

Таблица 2: зависимость коэффициента усиления по напряжению Ku и сквозного коэффициента усиления Кскв от частоты входного сигнала.

Вычислим Ku и Kскв по формулам (1)-(2). Переведем эти коэффициенты в дб:

Ku[дб]=20lg(Ku) (3)

Кскв[дб]=20lg(Кскв) (4)

Построим график АЧХ в логарифмическом масштабе:

Определим полосу пропускания. Для этого проведем прямую, которая ниже максимального коэффициента усиления по напряжению на 3 дб. В данном случае Kгр=50,85-3=47,85дб. По точкам пересечения определяем нижнюю и верхнюю границы частот. Fн=0.3кГц, Fв не определить, т.к. было проведено недостаточное количество экспериментов. Таким образом мы не смогли определить полосу пропускания.

Определим ФЧХ усилительного каскада при Rн=10кОм, используя косвенный метод измерения угла сдвига фаз между входным и выходным напряжениями:

(5)

Таблица 3: зависимость сдвига фаз от частоты входного сигнала.

По данным таблицы построим график ФЧХ:

По графику видно, что при увеличении частоты F фазовый сдвиг растет, при этом Uвых опережает Uвх.

Построим амплитудную характеристику усилительного каскада по табл. 4.

Таблица 4: Измерение выходного напряжения при изменении амплитуды входного напряжения

При Ec=20мВ начинаются искажения выходного напряжения в связи с нелинейностью характеристик транзистора в области низких значений тока коллектора.

1. Усилительный каскад на биполярном транзисторе в схеме с общей базой

Имеет следующую схему:

Таблица 5: зависимость коэффициента усиления по напряжению Ku и сквозного коэффициента усиления Кскв от значения сопротивления нагрузки Rн

Заполним таблицу 5 с помощью формул (1)-(2)

На основании таблицы 5 построим графики зависимостей Ku(Rн) и Kскв(Rн):

Определим АЧХ усилительного каскада при Rн=10кОм.

Таблица 6: зависимость коэффициента усиления по напряжению Ku и сквозного коэффициента усиления Кскв от частоты входного сигнала.

Вычислим Ku и Kскв по формулам (1)-(2). Переведем эти коэффициенты в дб по формулам (3)-(4):

Построим график АЧХ в логарифмическом масштабе:

Определим полосу пропускания. Для этого проведем прямую, которая ниже максимального коэффициента усиления по напряжению на 3 дб. В данном случае Kгр=50,85-3=47,85дб. По точкам пересечения определяем нижнюю и верхнюю границы частот. Fн=7кГц, Fв=20000кГц. Полоса пропускания .

Определим ФЧХ усилительного каскада при Rн=10кОм, используя косвенный метод измерения угла сдвига фаз между входным и выходным напряжениями (5):

Таблица 7: зависимость сдвига фаз от частоты входного сигнала.

По данным таблицы построим график ФЧХ:

По графику видно, что при увеличении частоты F фазовый сдвиг сначала уменьшается, при этом Uвых догоняет Uвх, и после F=1000кГц сдвиг фазы увеличивается и при этом выходное напряжение опережает входное.

Построим амплитудную характеристику усилительного каскада по табл. 8.

Таблица 8: Измерение выходного напряжения при изменении амплитуды входного напряжения

При Uвх=0,2В начинаются искажения выходного напряжения в связи с нелинейностью характеристик транзистора.

Вывод.

В ходе работы были построены графики АЧХ, ФЧХ, АХ одиночного усилительного каскада на биполярном транзисторе в схемах с общим эмиттером и общей базой. Была определены нижняя граница частоты пропускания усилительного каскада в схеме с общим эмиттером Fн=0,3кГц, полоса пропускания усилительного каскада в схеме с общей базой .