2015-06-26
185ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ТРАНЗИСТОРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы: изучение принципа усиления сигналов с помощью транзисторного усилителя, схем усилительных каскадов.
Приборы и принадлежности: 1. Лабораторный стенд.
2. Осциллограф.
3. Генератор звуковой частоты.
4. Милливольтметр.
5. Блок питания.
Теоретические сведения.
Одним из основных элементов радиотехнических устройств является электронный усилитель. Усилителем называется устройство, предназначенное для увеличения амплитуды электрических сигналов без изменения их частоты и формы. Одним из основных параметров усилителя является коэффициент усиления по напряжению.
Чаще всего усилитель состоит из нескольких элементарных усилителей каскадов. Очевидно, что общий коэффициент усиления в таком случае равен:
|
k = k1 · k2 · … · kn, где kn - коэффициент усиления n каскада.
| Рис.1 |
На рис.1 изображена схема усилительного каскада с общим эмиттером (ОЭ). В отличие от статического режима транзистора, усилитель содержит Rn иначе усиление невозможно. Кроме этого, необходимо на базу подать смещение с помощыо Rб , т.к. характеристики транзистора нелинейны.
|
|
|
На рис.2 приведена входная характеристика транзистора. Для сохранения
формы сигнала необходимо выбрать рабочую точку А0 на линейном участке
характеристики, т.е. задать значения Iбо или Uбо. В схеме рис.1 Iбо ≈ Ek/ Rб (2)
или Rб= Ek/ Iбо= Ek•h21 / Iко (3). Смещение на базу можно подать и другим способом, задавая Uбо рис.3. Для этого используется делитель напряжения R1, R2.
Ср1 и Ср2 называются разделительными, они пропускают только переменную составляющую напряжения, т.е. электрический сигнал.
Рис.3
Описание установки.
Лабораторный стенд представляет собой двухкаскадный усилитель напряжения. Эл. схема усилителя приведена на рис.6.
Транзисторы VI и V2 входят в состав микросхемы К2НТ171, представляющую собой сборку из 4 транзисторов n-р-n структуры (для наглядности на стенде представлена вторая микросхема без корпуса).
Переменный резистор R1 позволяет смещать рабочую точку А0. V3 защищает схему от неправильного включения питания. Назначение остальных элементов схемы следует из вышеизложенного.
Блок-схема установки изображена на рис.7.
Порядок выполнения работы.
1.Взять лабораторный стенд У1 с усилителем. Подать постоянное напряжение 10 – 12 В от источника питания В-24м на клеммы 4 и 9 (ВНИМАНИЕ: соблюдайте полярность!). Подать синусоидальный сигнал с частотой 300 Гц и амплитудой 0,1 В от генератора звуковых частот Г3-111 на клеммы 1 и 2. (Примечание: амплитуду сигнала определить с помощью осциллографа).
|
|
|
К выходу усилителя подключить динамик (радио) и осциллограф. С помощью осциллографа определить форму звукового сигнала. Изменяя положения рабочей точки А с помощью ручки реостата R2 добиться синусоидальной формы сигнала на выходе усилителя (клеммы 5 и 8). Измерить Uвых и найти коэффициент усиления К1. Зарисовать осциллограмму выходного сигнала.
2. При напряжении в 10 - 12 В, изменяя частоту сигнала (300, 350, 400 … 800 Гц) найти коэффициенты усиления К для всех частот. Зарисовать осциллограммы выходного сигнала для всех частот. Построить график зависимости К от Ω.
3. Вместо лабораторного стенда У1, подключить У2. Подать напряжения 10 – 12 В. (ВНИМАНИЕ: соблюдайте полярность!). Подать выходной сигнал с частотой 300 Гц и амплитудой 0,1 В. Измерить Uвых и найти коэффициент усиления К2. (Примечание: выполняется аналогично заданию 1). Зарисовать осциллограмму.
4. Собрать каскад усилителей У1 и У2. Сигнал выхода У1 подать на вход У2. Подключить к усилителю У2 нагрузку в виде динамика (радио). Подать на вход У1 сигнал от Г3-111 с частотой 300 Гц и амплитудой 0,1 В. Подать напряжение 10 -12 В. (Примечание: питание подается на оба усилителя с соблюдением полярности). Рассчитать коэффициент усиления каскада Кобщ. Зарисовать полученную осциллограмму. Проверить правильность теоретического расчета Кобщ = К1 * К2.
ВНИМАНИЕ: Сигнал на выходе каскада должен быть синусоидальный так же как и на выходе усилителя У1. Если форма сигнала не синусоидальная то необходимо выбрать рабочую точку А так что бы сигнал стал синусоидальным. Сделать повторные измерения.
Дополнительное задание по УИРС.
1. Снять и построить частотные характеристики усилителя зависимость Uвых от частоты при Uвх = const.
4. Определить максимальную неискаженную выходную мощность усилителя.
Вопросы для собеседования:
1. Начертить схему каскада с ОЭ и объяснить назначение элементов.
2. Как объяснить сдвиг фаз между Uвх и Uвых в этой схеме.
3. Объяснить назначение всех элементов лабораторного усилителя.
7. Что такое рабочая точка? Как задается ее положение? Как зависит форма сигнала от положения рабочей точки?
Содержание отчета
1. Краткие теоретические сведения.
2. Эл. схемы усилителя и установки.
3. Данные расчетов и наблюдений.
4. Оценка результатов эксперимента.
Литература.
1. Конспект лекций по РТ.
2. Е.М.Гершензон и др. Радиотехника. М., 1971г. Гл.7_ 7.1-7.3, 7.6, 7.7.
3. И.П.Жеребцов. Основы электроники. Л., 1974г. _6.3-6.6.
Рис. 4 Рис. 5
