Исследование усилителя постоянного тока (УПТ)

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Изучить особенности работы усилителя на обедненном МОП-транзисторе.

2. Изучить работу усилителя с мощным выходным каскадом.

3. Сделать выводы о применимости данной схемы.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Усилитель постоянного тока (УПТ) предназначен для усиления сигналов низкой или инфранизкой частоты. Такие сигналы часто встречаются в электронике, например, при приеме информации с датчиков, напряжение на выходе которых может изменяться медленно.

Основной особеностью работы УПТ является использование в нем двуполярного источника напряжения, что позволяет установить входное положение рабочей точки на уровне потенциала «земли», при этом на выходе усилителя также может быть установлен потенциал «земли». Это свойство УПТ является его достоинством, по сравнению со схемой, исследованной в Л.Р.№13.

Работа УПТ на постоянном токе поясняет схема, представленная на рис. 14.1. Для того, чтобы показания вольтметра pV3 были равны нулю, нужно, чтобы ток коллектора VT2 был равен 12/4,7 ≈ 2,6 мА. Тогда падение напряжения на R₄ будет приблизительно равно 2,5 В, значит, потенциал коллектора VT2 будет составлять приблизительно 9,4 В.

Рис. 14.1 Схема работы УПТ на постоянном токе

Из принципа работы транзистора p-n-p типа следует, что потенциал его базы должен быть равным 9,4 – 0,7 ≈ 8,7 В. Если такой потенциал будет присутствовать на эмиттере VT1, то схема будет находится в требуемом для нормальной работы состоянии.

Для обеспечения нужного состояния рабочей точки VT1 служит резистор R₃, осуществляющий необходимое смещение VT1 по постоянному току. В практических схемах этот резистор является переменным.

При работе УПТ на переменном токе, переменное напряжение на базе VT1 усилитвается по напряжению и по току, поскольку VT1 включен по схеме с ОЭ. Это усиленное напряжение поступает на базу VT2, также включенному по схеме с ОЭ и с коллектора поступает на нагрузку.

Рис. 14.2 Схема для исследования УПТ на переменном токе

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Для установления положения рабочей точки исследуемого УПТ следует собрать схему, представленную на рис. 14.1. Изменяя сопротивление R₃ следует наблюдать за показаниями вольтметра pV3, пока напряжение на нем не достигнет величины, порядка 0,1 В.

2. Для исследования работы схемы на переменном токе следует подключить к выходу УПТ источник переменного напряжения с частотой 5 – 10 Гц, а к выходу – сопротивление нагрузки, в несколько раз большее сопротивления R₄. Затем нужно установить требуемый уровень входного напряжения для получения на выходе синусоидальной формы сигнала и измерить коэффициент усиления схемы по напряжению K_U (см. рис. 14.2).

3. Далее, необходимо изменять сопротивление нагрузки, измеряя величины тока и напряжения на нагрузке; результаты измерений нужно занести в табл. 14.1.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Схема УПТ для постоянного тока.

2. Схема УПТ для переменного тока.

3. Внешняя характеристика усилителя U_Н(I_Н).

4. Выводы по работе.

ВЫВОДЫ

1. Особенность УПТ состоит в его возможности усиливать ток низкой частоты, при этом выходной сигнал не содержит постоянной составляющей.

2. Настройка УПТ состоит в установлении положения рабочей точки, при которой потенциалу «земли» на входе усилителя соответствует потенциал «земли» на его выходе.

3. Недостатком схемы являетсяотклонение положения рабочей точки от заданного состояния вследствие изменения температуры, называемое дрейфом нуля.

4. Примение УПТ целесообразно при усилении медленно изменяющихся сигналов, например, сигналов на выходе датчиков.