Исследование параметров и характеристик типового усилительного каскада в схеме с оэ при различных режимах работы транзистора и нагрузки
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» Департамент радиоэлектроники и связи Радиотехнический факультет Кафедра «Радиоэлектроника информационных систем» Лаборатория «Аналоговая обработка сигналов» О Т Ч Е Т по лабораторной работе № 1 «Исследование параметров усилительного каскада при различных схемах включения транзистора» Группа РИ–390006 Преподаватель Аль-Мошки А.К. Сорокин А.К. (отметка о зачете) (подпись) (дата) Екатеринбург 2021 Цель работы Исследование параметров и характеристик типового усилительного каскада в схеме с ОЭ при различных режимах работы транзистора и нагрузки. Исходные сведения
Таблица 1 Исходные сведения Принципиальная схема исследуемого усилителя и схема измерительной установки  Рис. 1 Принципиальная схема исследуемого усилителя  Рис. 2 Схема измерительной установки Расчетное задание  Рис. 3 Начальные данные  Рис. 4 Расчеты для первого случая  Рис. 5 Расчеты для первого случая  Рис. 6 Расчеты для второго случая  Рис. 7 Расчеты для второго случая  Рис. 8 Расчеты для третьего случая  Рис. 9 Расчеты для третьего случая  Рис. 10 Начальные условия для нахождения верхней и нижней частоты для первой строки таблицы  Рис. 11 Нижняя частота для первой строки таблицы  Рис. 12 Тау верхнее входа для первой строки таблицы  Рис. 13 Верхняя частота и время нарастания для первой строки таблицы
Таблица 2. Значения, полученные в ходе расчетной части Экспериментальная часть 3.2.3 Напряжение генератора и максимальное входное напряжение  = 951,0 мВ = 950,5 мВ3.2.4 Амплитудная и сквозная амплитудная характеристики усилительного каскада
Таблица 3. Данные для построения графиков АХ и САХ  Рис. 14 Амплитудная и сквозная амплитудная характеристики 3.2.5 Коэффициент усиления и сквозной коэффициент усиления каскада Uвх = 0,1 ∙ Uвх max = 0,1 ∙ 950,5 мВ =  мВ;Uвых = 7856 мВ; Eг = 105 мВ; K0 =  =  = 82,7;KЕ =  =  = 74,8;3.2.6 Входное сопротивление Rг = 50 Ом;   3.2.7 Амплитудно-частотная характеристика усилительного каскада Rн = Rн1, Rг = 50 Ом, СC2 = 0,1 мкФ, Сн = 1 нФ
Таблица 4. Данные для построения АЧХ  Рис. 15 Амплитудно-частотная характеристика усилительного каскада 3.2.8 Rн = Rн2, Сc2 = 0,1 мкФ, Сн = 1 нФ K0 = =  = 103KЕ = =  = 91,4Fн = 160 Гц Fв = 150 кГц 3.2.9 Rн = Rн1, Сc2 = 1 мкФ, Сн = 1 нФ, Rг = 50 Ом KЕ = =  = 62,3Fн = 270 Гц Fв = 230 кГц 3.2.10 Rн = Rн1, Сc2 = 0,1 мкФ, Сн = 1 нФ, Rг = 1000 Ом KЕ = =  = 5,6fн = 1200 Гц fв = 230 кГц 3.2.11 Сквозная переходная характеристика 1) Rн = Rн1, Сc2 = 0,1 мкФ, Сн = 1 нФ  tн = 1 мкс, ∆U = 3,8 В, Ʋн =  2) Rн = Rн1, Сc2 = 0,1 мкФ, Сн = 0  tн = 0,4 мкс , ∆U = 3,8 В, Ʋн =  3) Rн = Rн1, Сc2 = 1 мкФ, Сн = 1 нФ  tн = 1,2 мкс , ∆U = 4,3 В, Ʋн =  4) Rн = Rн1, Сc2 = 1 мкФ, Сн = 0  tн = 0,3 мкс , ∆U = 4,4 В, Ʋн =  5) Rн = Rн2, Сc2 = 0,1 мкФ, Сн = 1 нФ  tн = 1,7 мкс , ∆U = 5,3 В, Ʋн =  6) Rн = Rн2, Сc2 = 0,1 мкФ, Сн = 0  tн = 0,4 мкс , ∆U = 5,3 В, Ʋн =  7) Rн = Rн2, Сc2 = 1 мкФ, Сн = 1 нФ  tн = 1,9 мкс , ∆U = 5,7 В, Ʋн =  8) Rн = Rн2, Сc2 = 1 мкФ, Сн = 0  tн = 0,4 мкс, ∆U = 5,7 В, Ʋн =  Вывод В ходе выполнения лабораторной работы были исследованы параметры и характеристики усилительного каскада на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером. Далее будет приведен более подробный разбор пунктов. Егм незначительно больше Uвхм, потому что в цепи присутствуют внутренние сопротивления. Величины похожи потому что они отличаются только из-за внутреннего сопротивления участка цепи. АХ и САХ помогли определить рабочий участок нашего усилителя. Они соединяются в зоне нелинейных искажений, потому что стремятся к Eп/2 (ограничение выходного колебания). Стремятся потому что было выбрано именно такое значение напряжения на входе. Так как присутствуют шумы, точка начала графика не в нуле. На АЧХ можно пронаблюдать влияние разделительных и паразитных емкостей. На нижних частотах влияют разделительные емкости, на высоких - паразитные. Оптимальным является область средних частот, где всеми емкостями можно пренебречь. По проведенным измерениям и вытекающим из них вычислениям мы убедились в том, что Rн прямо пропорционально влияет на коэффициент усиления Kе. при Rн = 0,75 кОм Kе = 62.3 при Rн = 2 кОм Kе = 91.4), Так же увеличение Rн уменьшает верхнюю и нижнюю граничную частоты (при Rн = 0,75 кОм FH = 270 FВ = 230 кГц при Rн = 2 кОм FH = 160 FВ = 150 кГц) Теоретическая формула расчета коэффициента усиления:  Сс2 влияет на частотные свойства каскада обратно пропорционально. При больших значениях частоты конденсатора его сопротивление является малым, следовательно, необходимая нижняя граничная частота, на которой коэффициент усиления равен 0,707 уменьшается (при Cс2 = 1 мкФ FH = 160 Гц при Cс2 = 0,1 мкФ FH = 270 Гц)  Rг влияет на частотные свойства каскада обратно пропорционально: чем больше Rг, тем больше постоянная времени, и, следовательно, тем меньше верхняя граничная частота. (при Rг = 50 Ом  = 365 кГц при Rг = 1 кОм = 250 кГц). Так же при увеличении Rг немного уменьшается нижняя граничная частота (при Rг = 50 Ом  = 110 Гц при Rг = 1 кОм = 760 Гц). Коэффициент усиления уменьшается при увеличении Rг, так как уменьшается напряжение в цепи (при Rг = 50 Ом Kе = 62 при Rг = 1 кОм Kе= 5.6).   Rг влияет на коэффициент усиления обратно пропорционально: чем больше Rг, тем меньше напряжение в цепи, следовательно, коэффициент усиления меньше. (при Rг = 50 Ом, KЕ = 62,3, и при Rг = 1000 Ом, KЕ = 5.6) Были выявлены следующие зависимости: Влияние Cн: время нарастания появляется в реакции на идеальный прямоугольный сигнал ввиду ограничения частоты fв (чем меньше Cн, тем больше fв, тем меньше время нарастания) (при Cн = 0 tн =0,5 мкс при Cн = 1 нФ tн =3 мкс) Влияние Cc2: на верхнем и нижнем участках есть некий спад сигнала, обусловленный плавной разрядкой разделительных емкостей (чем больше Сс2, тем меньше "скачок" спада) Влияние Rн: при увеличении сопротивления среды растет скорость передаваемого сигнала в ней. (при Rн = 0,75 кОм ∆U = 3,5 В при Rн = 2 кОм ∆U = 5 В) Исходя из графиков, также растет и время передачи сигнала. Экспериментальные значения немного отличаются от расчетных значений. Расхождение между экспериментальными и расчетными данными, обуславливается тем, что в реальной схеме присутствуют помехи, шумы генератора, что сказывается на измерениях. Также учитывается то, что теоретический и практический каскад дают разное значение усиление (Kе р = 54,287 Kе э = 88,6) при одинаковых номиналах элементов, что обусловлено большим диапазоном возможного усиления транзистора на практике. Большая разница во времени нарастания между теорией и практикой (почти в 2 раза) возникает из-за выбора величины промежутка на характеристике для измерений, что не сказывается на определении скорости нарастания (что нас удовлетворяет), но лишает возможности адекватно сравнить расчётные и практические значения. |
= 7,5 В
В
= 11,25 В
,
