Лабораторна робота № 5. Дослідження однокаскадного транзисторного підсилювача із спільним емітером

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 К_р (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 С_{р 1} і С_{р 2} запобігають протіканню постій­них складових базового і колекторного струмів. Конденсатор С_е 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 R_е, 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 С_е, а саме збільшення ємностей приводить до зменшення вхідного струму і коефіцієнта підсилення К ₁ і К_u. Збільшення опору конденсатора С_е збільшує зворотній зв’язок по змінному стру­мі через опір R_Е.

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 С_е 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?