Порядок выполнения работы. 1. Соберите схему усилителя (рис
1. Соберите схему усилителя (рис. 14). Сопротивления резисторов Rb1, Rb2 и Rk и напряжение источника коллекторного питания ЕК установите равными значениям, определенным в работе по исследованию режима работы транзистора по постоянному току, емкость С1=5 мкФ, С2 = 5 мкФ. Сопротивление нагрузки Rn = Rk, сопротивление источника сигнала Rс=0 Ом. Амперметр Ivh и вольтметр Un должны быть включены в режиме измерения переменного тока (АС), а вольтметры Ub, Uk и амперметр Ik – в режиме измерения постоянного тока (DC). Сопротивление амперметров – 0,01 Ом, вольтметров – 10 МОм. Установите значение Еk равнымвыбранному в предыдущей работе. Напряжение источника сигнала ЕC установите равным 1 мВ, его частоту – 10 кГц. Включите режим моделирования и убедитесь, что положение рабочей точки соответствует выбранному в предыдущей работе. Запишите параметры усилителя: тип транзистора и его параметры, ЕК, UКЭ, UбЭ, Rk, Rn, Rb1, Rb2, С1, С2, теоретические значения Кu, Rвх и Rвых (теоретически Rвых=Rk). Параметры транзистора вы определили в работе «Статические характеристики и параметры биполярного транзистора. Схема с ОЭ». 2. Двойным щелчком включите осциллограф, установите его входы в режим отображения сигнала переменного тока (АС), параметры развертки лучей установите соответствующими сигналам на его входах. Изменяя значение сигнала на входе усилителя от 1 мВ до значения ЕСmax, при котором будут хорошо видны искажения сигнала на выходе усилителя, снимите его амплитудную характеристику UН = f(ЕС). ЕСmax может лежать в диапазоне от 20 до 200 мВ. При изменении Ес корректируйте настройки осциллографа, чтобы изображение по вертикальной оси не выходило за пределы экрана. Результаты измерений занесите в таб. 12. В таблице приведен примерный ряд значений Ес. Постройте график амплитудной характеристики. Таблица 12
3. Установить ЕС такой величины, чтобы напряжение Un было около 1 В. Обозначим это значение через ЕСНОМ. Запишите значения ЕСНОМ и Un. Определите коэффициент усиления КU=Un/Еc. Сравните полученное значение с теоретическим. Измерьте входной ток усилителя IС и определите его входное сопротивление RВХ = ЕС/IС. Объясните причину отличия полученного значения от теоретического. Определите мощность, потребляемую усилителем от источника сигнала РС = ЕC·IС, а также мощность, выделяемую в нагрузке
Отключите сопротивление нагрузки от выхода усилителя и измерьте напряжение холостого хода UnХХ. Вновь подключите резистор нагрузки. Определите выходное сопротивление усилителя 4. Уменьшите напряжение Еk на 5 % и измерьте KU. Определите относительное изменение коэффициента усиления Восстановите прежнее значение напряжения ЕК. 5. Снимите амплитудно- и фазочастотные характеристики усилителя используя инструменты MS9. Для этого выберите в меню опцию частотного анализа Simulate/Analyses/AC Analysis и на вкладке Frequency Parameters задайте диапазон частот для анализа. Рекомендуется установить значение FSTART равное 20Гц, FSTOP – 20МГц. По оси частот (Sweep type) установить логарифмическую шкалу (Decade – десятичный логарифм), по оси абсцисс (Vertical scale) – линейную шкалу (Linear). Для получения плавных кривых рекомендуется установить значение Number of points per decade равным 100 или 200, но не более. После этого перейдите на вкладку Output. В окне Variables in circuit выберите номер выходной цепи усилителя (цепь, подключенная к сопротивлению нагрузки) и нажмите кнопку Add. Выбранный номер отобразится в правом окне. Затем нажмите кнопку Simulate. Откроется окно, в котором вы увидите два графика: верхний – АЧХ, нижний – ФЧХ (при необходимости скорректируйте значения начальной и конечной частот). MS9 отображает значение разности фаз в диапазоне ±180о. Рекомендуется "растянуть" окно так, чтобы оно занимало большую часть экрана. Щелкните ЛКМ по графику АЧХ и нажмите кнопку Активизируйте щелчком ЛКМ график ФЧХ. Включите маркеры и, последовательно устанавливая их на частоты fН,, f0, и fВ, определите фазовый сдвиг на этих частотах. 6. Определите влияние температуры на работу усилителя. Установите на входе усилителя значение сигнала равное ЕСНОМ. Выберите в меню анализа опцию Simulate/Analyses/Temperature Sweep, на вкладке Analysis Parameters задайте начальное 27оС и конечное 60оС значения температуры. Нажмите кнопку More и в выпадающем списке Analysis to sweep выберите вариант DC Operating Point. Затем перейдите на вкладку Output, нажмите клавишу More и ставшую доступной кнопку В открывшемся окне будет показано значение напряжения коллектора при заданных температурах. Запишите эти значения. Теперь получим осциллограммы напряжений на коллекторе при тех же температурах. Для этого в окне
7. Подключите параллельно резистору RЭ конденсатор емкостью 500 мкФ. Определите коэффициент усиления Ku. Повторить п. 6. Объясните отличия от результатов предыдущих измерений. 4.4. Содержание отчета: - параметры используемого транзистора; - схема усилителя, параметры элементов, режим по постоянному току, расчет коэффициента усиления по напряжению; - график амплитудной характеристики, значения граничных частот, объяснить причины уменьшения коэффициента усиления в диапазонах низких (fн) и высоких (fв) частот; - определение коэффициента усиления, входного и выходного сопротивлений для всех рассмотренных вариантов; - Влияние ООС на параметры усилителя; - выводы по результатам работы.
тип транзистора 2N4400 и его параметры, ЕК=12В, UКЭ=6,14В, UбЭ=0,653В, Rk2,36кОм, Rn=2,36кОм, Rb1=66,7кОм, Rb2=4,8кОм, С1=С2=10мкФ, еоретические
Таблица 12
Есном=10мВ. Un=1,06В КU=Un/Еc=1,06/0,01=106.. Iс=13мкА, RВХ = ЕС/IС=10/0,013=770 Ом РС = ЕC·IС=0,01·13·10-6=0,13мкВт
КР = Рn/РС. =476/0,13=3660 Unхх=2,08В
Установили Ек=11,4В. Un=0,827В
Rэ=20Ом, Ес=25мВ, Uн=0,86В Rэ=0Ом, Ес=8мВ, Uн=0,89В Рабочая точка Uк0
|