Схемотехника аналоговых устройств Лр3. ЛР3. исследование свойств усилительных каскадов в малосигнальном режиме
 Скачать 128.8 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра ФРТ ОТЧЕТ по лабораторной работе 3 по дисциплине «Схемотехника аналоговых устройств» тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ В МАЛОСИГНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ»
Санкт-Петербург 2022 Цель работы – исследование свойств транзисторного каскада при малосигнальном режиме работы его транзистора. Исходные данные: тип транзистора (2N2368), положение исходной рабочей точки (UКЭ0, IК0), сопротивление резистора R1. Если сопротивление резистора R1 не задано, принять его равным 1 кОм. UКЭ0=12В, IК0=1мА. Ход работы Пункт 1  Рис.1 Схема измерения малосигнальных параметров транзистора  Рис.2 Малосигнальные параметры транзистора в схеме ОЭ, где Transfer Function отображает передаточную проводимость, Input Impedance – входное сопротивление, равное 1 / g11.  Рис.3 Малосигнальные параметры транзистора в схеме ОЭ, где Transfer Function отображает передаточную проводимость, Input Impedance –выходное сопротивление, равное 1 / g22. И того параметры: g11=0,00005, g12=-4*  , g21=0,0018, g22=0.5* Сопоставим измеренные значения с расчетными, полученными по формулам: VAF=100В- потенциал Эрли BF=199,98- коэффициент передачи транзистора по току. g21 = IК0 / 0,026=  , g11 = g21 / β=  , g12 ≈ 0, g22 = IК0 / (|UЭр| + |UКЭ|)=  Стоит сказать, что не все значения, полученные экспериментально и аналитически, совпали между собой. Почемууууу????????????? Пункт 2 В случае, когда в цепь общего электрода транзистора включен резистор сопротивлением 10Ом, нам необходимо увеличить значение напряжения источника на величину U=R1*IKO1=0,01В.  Рис.4 Схема измерения малосигнальных параметров транзистора  Рис.5 Малосигнальные параметры транзистора в схеме ОЭ, где Transfer Function отображает передаточную проводимость, Input Impedance – входное сопротивление, равное 1 / g11.  Рис.6 Малосигнальные параметры транзистора в схеме ОЭ, где Transfer Function отображает передаточную проводимость, Input Impedance –выходное сопротивление, равное 1 / g22. И того параметры: g11=0,00005, g12=-4*  , g21=0,0024, g22=0,64* Сравним полученные малосигнальные параметры с теоретическими оценками, получаемыми из соотношений: g11F ≈ g11 / F ↔ g11(1 + g22 R1) ≈ g11/(1 + g22 R1) ↔ 0,00005*(1+ 0,64* *10) ≈ 0,00005/(1+ 0,64* *10) ↔ 0,00005 ≈ 0,00005 – Верно.g21F ≈ g21 / F ↔ g21(1 + g22 R1) ≈ g21/(1 + g22 R1) ↔ 0,0024*(1+ 0,64* *10) ≈ 0,0024/(1+ 0,64* *10) ↔ 0,0024 ≈ 0,00224 – Верно.g12F ≈ g12 ↔ g12(1 + g22 R1) ≈ g12/(1 + g22 R1) ↔ -4* *(1+0,0024*10) ≈ -4* /(1+0,0024*10) ↔ -4* ≈ 4* -Верно.g22F ≈ g22 / F↔ g22(1 + g22 R1) ≈ g22/(1 + g22 R1) ↔ 0,64* *(1+0,0024*10) ≈ 0,64* /(1+0,0024*10) ↔ 0,6* ≈ 0,6* – Верно.Знаменатель F принимает различные значения для различных схем включения транзистора. В частности, для схемы ОК FОК ≈1 + g22 R1. , для схемы с общим коллектором (ОК) FОК = 1 + g22 R1 и для схемы с общей базой (ОБ) FОБ = 1 + g11R1 Пункт 3 Перед измерениями следует принять необходимое положение ИРТ. Для этого напряжения источника V2 необходимо увеличить по сравнению с пунктом 1 на величину U = R1*IК0=1000Ом*1мА=1В.  Рис. 7 Схемы измерения малосигнальных параметров каскадов. Схема ОЭ. Transfer Function - коэффициент усиления, в поле Input Impedance – входное сопротивление, а в поле Output Impedance – выходное сопротивление Если сравнивать входное сопротивления, выходное сопротивления, и коэффициент усиления изолированного транзистора без резистора в цепи коллектора со схемой ОЭ с нагрузочным резистором, то мы видим коэффициент усиления в п.1 100, что гораздо больше коэффициент усиления в п.3. Знак минус в коэффициенте указывает на то, что сигнал инвертирован (сигнал на выходе имеет сдвиг по фазе на 180 градусов). Входное сопротивления у двух графиков практически совпадают (можно сказать, что наличие нагрузки никак не влияет на входное сопротивление), а выходное сопротивление гораздо меньше у графика п.3 чем у графика п.1 (без нагрузки у коллектора сопротивления выхода растет). Пункт 4 Перед началом измерений обеспечить необходимое положение ИРТ. Для этого напряжение источника V1 необходимо увеличить по сравнению с п. 2 на значение, равное падению напряжения на резисторе R1 при протекании через него тока эмиттера, т. е. на U = R1IК0 = 1000Ом*1мА=1В. Учесть, что в качестве выходного узла схемы ОК выступает не коллекторный, а эмиттерный электрод транзистора.  Рис. 8 Схемы измерения малосигнальных параметров каскадов. Схема ОК. Transfer Function - коэффициент усиления, в поле Input Impedance – входное сопротивление, а в поле Output Impedance – выходное сопротивлениею Пункт 5 Включим в цепь общего электрода (коллектора) транзистора 2-полюсник – резистор R2 сопротивлением 1 кОм, увеличив при этом напряжение источника V2 еще на U = R2IК0=1В  Рис. 9 Схемы измерения малосигнальных параметров каскадов. Схема ОК. Схема Transfer Function - коэффициент усиления, в поле Input Impedance – входное сопротивление, а в поле Output Impedance – выходное сопротивление. Если сравнивать результаты в п.4 и в п.5, то мы можем заметить, что без нагрузки у коллектора коэффициент передачи и входное сопротивление равняется нулю. С появлением нагрузки у коллектора наблюдается повышение всех характеристик: входное сопротивление, входное сопротивление, коэффициент усиления. Пункт 6 Перед началом измерений обеспечим необходимое положение ИРТ. Для этого напряжение источника V2 необходимо увеличить по сравнению с п. 1 на значение, равное падению напряжения на резисторе R1 при протекании через него тока коллектора, т. е. на U = R1IК0 = 1В.  Рис. 10 Схемы измерения малосигнальных параметров каскадов. Схема ОБ. Transfer Function - коэффициент усиления, в поле Input Impedance – входное сопротивление, а в поле Output Impedance – выходное сопротивление. Пункт 7 Сопоставим измеренные в п. 3–5 параметры с вычисленными на основании следующих теоретических соотношений: KОЭ = − g21 R1, RвхОЭ = 1 / g11, RвыхОЭ = 1 / g22; KОК = g21 R1 / (1 + g21 R1), RвхОК = (1 + g21 R1) / g11, RвыхОК = 1 / g21; KОБ = g21 R1, RвхОБ = 1 / g21, RвыхОБ = 1 / g22. В этих формулах g11= 0,00005, g12 = -4* , g21 = 0,0018, g22 = 0,5* - малосигнальные параметры транзистора, включенного по схеме ОЭ, рассчитанные в п. 1KОЭ = − g21*R1= − 0,0018* 1000 = − 1,8 RвхОЭ = 1/g11= 1/0,00005 = 20000 RвыхОЭ = 1/g22 = 1/0,5* = 2* KОК = g21*R1/(1 + g21 R1) = 0,0018*1000/(1+0,0018*1000) = 0,64 RвхОК = (1 + g21*R1)/g11 = (1+ 0,0018*1000)/0,00005= 56000 RвыхОК = 1/g21 = 1/0,0018= 555,56; KОБ = g21*R1 = 0,0018*1000=1,8 RвхОБ = 1/g21= 1/0,0018=555,56 RвыхОБ = 1/g22 = 1/0,5* = 2*
При сопоставлении учесть, что расчетные выходные сопротивления относятся непосредственно к транзистору в той или иной схеме включения, а измеренные – к параллельному соединению выходного сопротивления Rвых и резистора R1. Вывод: сравнивая разные схемы подключения можно сказать следующее: схема ОЭ и ОБ обладает высоким коэффициентом усиления. ??????????????? |