Основы схемотехники. лр1_схемотехника. Исследование резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе Выполнил Миллер А. А

• Название: Исследование резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе Выполнил Миллер А. А
• Анкор: Основы схемотехники
• Дата: 14.08.2022
• Размер: 0.51 Mb.
• Имя файла: лр1_схемотехника.doc
• Тип: Исследование; #645452

Федеральное агенство связи
Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики
Межрегиональный центр переподготовки специалистов

О Т Ч Е Т

по лабораторной работе № 1
Исследование резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Выполнил: Миллер А.А.

Группа: СДТ-63

Проверил: ___________________


Новосибирск, 2007

Цель работы

Исследовать влияние параметров элементов схемы каскада с эмиттерной стабилизацией на его показатели (коэффициент усиления, частотные и переходные характеристики).
Исходные данные: транзистор типа KT 3102А с параметрами: h_21э = 200, С_к = 10 пФ, f_h21э = 1,5 МГц, r_{б¢ ¢ б} = 120 Ом; напряжение источника питания E₀ = 15В, ток покоя транзистора i_к0 = 3мА.

Принципиальная схема исследуемого каскада

Для заданной схемы рассчитать следующие параметры усилителя:
Коэффициент усиления по напряжению, сквозной коэффициент усиления каскада.

Коэффициент частотных искажений каскада на частоте 40 Гц, обусловленной влиянием емкости в цепи эмиттера С_э (С5) и разделительных конденсаторов С_{р вх} (С1) и С_рвых (С2). Определить общий коэффициент частотных искажений, вносимых этими элементами. При этом учесть, что выходное сопротивление транзистора значительно больше сопротивления в цепи коллектора R4.

Коэффициент частотных искажений М_в на частоте 100 кГц, обусловленной динамической емкостью С_{бэ дин} транзистора и емкостью нагрузки С_н (С3). Определить общий коэффициент частотных искажений, вносимых этими элементами.

Время установления переднего фронта прямоугольного импульса малой длительности (t_и = 5мкс). При этом считать, что переходные искажения в области малых времен определяется выходной цепью каскада:

t_уст = 2,2× С_н× R_{эв вых},(2.1)

где R_{эв вых} – эквивалентное сопротивление выходной цепи каскада, рассчитанное для диапазона верхних частот.

Спад плоской вершины прямоугольного импульса большой длительности (t_и = 5000мкс). Общий спад плоской вершины прямоугольного импульса вследствие влияния разделительных емкостей равен:

D _общ = D _{Ср вх} + D _{Ср вых} ,(2.2)

Расчет коэффициента усиления по напряжению

Эквивалентное сопротивление нагрузки по переменному току



Активное сопротивление эмиттерного перехода



Активное сопротивление между базой и эмиттером



Входное сопротивление транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером:

r_{б’ б} + r_{б ‘э} = r_{б ‘б} + r_э (1 + h_21э)



Коэффициент усиления по напряжению


Расчет сквозного коэффициента усиления каскада.

Входное сопротивление каскада

Эквивалентное сопротивление источника сигнала



Коэффициент передачи входной цепи



Сквозной коэффициент усиления каскада:


Коэффициент частотных искажений каскада на частоте 40 Гц






Общий коэффициент частотных искажений усилительного каскада


Коэффициент частотных искажений М_в на частоте 100 кГц,


Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора для входной цепи каскада



Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора для входной цепи каскада





Частотные искажения, вносимые емкостью нагрузки С_н транзистора



Общий коэффициент частотных искажений


Время установления переднего фронта прямоугольного импульса малой длительности (t_и = 5мкс).

Спад плоской вершины прямоугольного импульса большой длительности
Относительный спад плоской вершины импульса большой длительности за счет разделительных емкостей





Общий спад плоской вершины прямоугольного импульса вследствие влияния разделительных емкостей равен


Произвести измерения логарифмической АЧХ для следующих вариантов:

Без коррекции и без обратной связи по переменному току (С5 включен):

• 
  при номинальных значениях С2 и С3 (соответственно 2,7мкФ и 500пФ);
  
• 
  при уменьшении С2 и увеличении С3 (соответственно 75 нФ и 900пФ);
  

Для схемы с частотно-независимой обратной связью (С5 и С4 выключены) при номинальных значениях С2 и С3 (соответственно 2,7мкФ и 500пФ);

С эмиттерной высокочастотной коррекцией (С4 включен, С5 выключен) при номинальных значениях С2 и С3 (соответственно 2,7мкФ и 500пФ).

По измеренным АЧХ определить значения граничных частот f_н и f_в и определить К(f_ср). Граничные частоты определяются при допустимых частотных искажениях М_н = М_в = 3 дБ.

Графики амплитудно-частотных характеристик

Без коррекции и без обратной связи по переменному току (С5 включен):

• 
  при номинальных значениях С2 и С3 (соответственно 2,7мкФ и 500пФ);
  

Кср=45,58 дБ f_н =329 Гц f_в =1,1 МГц

• 
  при уменьшении С2 и увеличении С3 (соответственно 75 нФ и 900пФ);
  

Кср=45,5 дБ f_н =1 кГц f_в =610 кГц



Для схемы с частотно-независимой обратной связью (С5 и С4 выключены) при номинальных значениях С2 и С3 (соответственно 2,7мкФ и 500пФ);
Кср=11,93 дБ f_н =34 Гц f_в = 1 МГц


С эмиттерной высокочастотной коррекцией (С4 включен, С5 выключен) при номинальных значениях С2 и С3 (соответственно 2,7мкФ и 500пФ).
Кср=12,58 дБ f_н =34 Гц f_в = 56,2 МГц



Исследование переходных характеристик каскада в области малых времен
Без коррекции и без обратной связи по переменному току (С5 включен)

• 
  при номинальных значениях элементов;
  
• 
  при увеличении емкости нагрузки (С3 = 900 пФ);
  

С эмиттерной высокочастотной коррекцией (С5 выключен, С4 включен) при номинальном значении емкости нагрузки (С3 = 500 пФ);

Для всех вариантов зарисовать форму выходного сигнала и измерить время установления импульса.
Без коррекции и без обратной связи по переменному току (С5 включен)

• 
  при номинальных значениях элементов;
  

Т_у=1,35 мкс

• 
  при увеличении емкости нагрузки (С3 = 900 пФ);
  

Т_у =2,38 мкс



С эмиттерной высокочастотной коррекцией (С5 выключен, С4 включен) при номинальном значении емкости нагрузки (С3 = 500 пФ);
Т_у =1,062 мкс



Исследование переходных характеристик каскада для области больших времен
Без коррекции (С5 включен) – при номинальных значениях элементов;

Без коррекции, при уменьшении С2 в 1,5 – 2 раза;

С частотно-независимой обратной связью (C4 и С5 выключены) - при номинальных значениях элементов схемы.

Для всех вариантов измерить спад плоской вершины и зарисовать форму выходного сигнала схемы.
Без коррекции (С5 включен) – при номинальных значениях элементов;
спад плоской вершины D=1,1В.




Без коррекции, при уменьшении С2 в 1,5 – 2 раза;
спад плоской вершины D=1,3 В.


С частотно-независимой обратной связью (C4 и С5 выключены) - при номинальных значениях элементов схемы.
спад плоской вершины D=32,1мВ

Вывод:

При малой длительности прямоугольного импульса tи = 5мкс, переходные искажения определяется выходной цепью каскада. При большой длительности прямоугольного импульса tи = 5000мкс, происходит спад плоской вершины, в вследствие влияния разделительных емкостей.