2020-06-12
76I. Название работы: «Исследование усилительного каскада на транзисторе»
II. Цель работы: Изучение работы усилителя, снятие его амплитудно-частотной характеристики
III. Краткие теоретические сведения:
Исследуемый усилительный каскад состоит из активного элемента – транзистора и нескольких пассивных элементов: резисторов и конденсаторов. Транзистор управляется входным сигналом и преобразует энергию источника питания в энергию входного сигнала нагрузки, т.е. осуществляет усиление. Пассивные элементы обеспечивают заданный режим работы усилительного элемента.
Основным параметром усилителя является коэффициент усиления. Коэффициент усиления какскада по напряжению:
где 
- напряжение входного сигнала;
- напряжение выходного сигнала.
В усилительной технике часто коэффициент усиления выражают не в относительных единицах, а в логарифмических – децибелах:
| Рисунок 1 Амплитудно-частотная характеристика транзистора |
| Рисунок 2 Принципиальная схема однокаскадного усилителя |
(рисунок 1). Из-за наличия в усилителе реактивных элементов сигналы разных частот усиливаются неодинаково. Рабочим диапазоном частот усилителя называют интервал частот 
, в пределах которого коэффициент усиления остаётся одинаковым или изменяется в заданных пределах (например на уровне 
).|
|
|
Входной сигнал 
через конденсатор 
(рисунок 2) поступает на базу транзистора 
. Конденсатор 
защищает базу от проникновения в неё постоянного тока и «беспрепятственно» пропускает входное переменное напряжение. Он называется разделительным конденсатором. Аналогичную роль выполняет конденсатор 
на выходе усилителя.
Делитель напряжения на резисторах 
и 
обеспечивает напряжение смещения на базе транзистора. На резисторе 
в коллекторной цепи транзистора создаётся переменная составляющая усиливаемого напряжения, которое через конденсатор поступает на нагрузку усилителя 
Резистор 
в эмиттерной цепи транзистора обеспечивает стабилизацию рабочей точки при изменении температуры, т.е. поддерживает постоянным коэффициент усиления каскада. Конденсатор 
шунтирует резистор 
по переменной составляющей эмиттерного тока.
Элементы схемы усилителя (их значения) определяют амплитудно-частотную характеристику. Так на усиление низших часто влияют разделительные конденсаторы и , конденсатор . Усиление высших частот зависит от величины коллекторной нагрузки , выходной ёмкости транзистора и ёмкости нагрузки (на схеме не указана).
|
|
|
В исследуемой схеме усилителя имеется возможность изменять величину коллекторной нагрузки и ёмкости разделительного конденсатора и таким образом ценить влияние этих элементов на АЧХ.
IV. Ход работы:
1. С помощью перемычек подсоединить резистор 
к базе транзистора, резистор 
- к источнику коллекторного питания 
, а внешнюю нагрузку 
к коллектору транзистора через конденсатор 
.
2. Подключить ко входу усилителя генератор синусоидальных сигналов фиксированных частот и после проверки схемы преподавателем включить питание стенда.
3. Включить генератор, установить наименьшую частоту его выходного напряжения. С помощью электронного вольтметра измерить напряжение входного сигнала , а с помощью осциллографа оценить его форму (см. примечание).
4. Снять амплитудно-частотную характеристику усилителя . Для этого вольтметр и осциллограф подключить к нагрузке и измерить напряжение на выходе усилителя , изменяя частоту генератора от 100Гц до 15кГц. Результаты измерений занести в таблицу 1.
Таблица 1 результаты измерений
| , В
| , В
|  , Гц
| 
| 
| 
|
| 1 | 1,5 | 100 | 2,0 | 1,5 | 3,6 |
| 1 | 3 | 500 | 2,7 | 3 | 9,6 |
| 1 | 4 | 1000 | 3,0 | 4 | 12 |
| 1 | 4,5 | 5000 | 3,7 | 4,5 | 13 |
| 1 | 4,1 | 10000 | 4,0 | 4,1 | 12,2 |
| 1 | 2,5 | 15000 | 4,2 | 2,5 | 8 |
5. Снять частотную характеристику усиления для остальных случаев, соответствующих включению в схему: 
и 
, 
и 
, 
и .
Примечание: При отсутствии электронного вольтметра входное и выходное напряжения усилителя можно оценивать вертикальным размером осциллограмм, измеренном в мм на экране осциллографа. НО при этом для всех случаев усиление осциллографа должно быть неизменным (ручку «Усиление» не трогать).
6. Показать данные измерений преподавателю. Выключить питание стенда.
7. По данным таблицы 1 построить частотные характеристики 
.
8. Определить рабочий диапазон частот усилителя. Сделать краткие выводы по работе.
V. Контрольные вопросы:
1. Определение и назначение усилителей.
2. Что называется коэффициентом усиления? Как он выражается?
3. Дать определение амплитудно-частотной характеристике усилителя.
4. Что называется рабочим диапазоном частот усилителя?
5. Назначение элементов схемы усилительного каскада?
