Лабораторная работа Исследование усилителя звуковой частоты на биполярном транзисторе
Лабораторная работа № 10
Тема: Исследование усилителя звуковой частоты на биполярном транзисторе
Цель: Исследование коэффициента усиления по напряжению усилителя в схеме с общим эмиттером.
Приборы и элементы:
Персональный компьютер.
Программа эмулятор Electronics Workbench.
Литература: В.И. Карлащук. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench. М.: Солон-Р - 2000. Стр. 156-178.
Краткие теоретические сведения
Наиболее распространенная схема предварительного каскада усиления на транзисторе представлена на рисунке 1. Входной сигнал поступает от источника напряжения, имеющего внутреннее сопротивление Rb.
Разделительные конденсаторы С1 и С2 служат для независимого создания режимов по постоянному току в последовательно включенных каскадах усилителя и связи их между собой по переменному току усиливаемого сигнала. Резисторы R1 и R2 являются базовым делителем, обеспечивающим постоянное напряжение на эмиттерном переходе рабочей точке. Резистор Rс предназначен для обеспечения режима по постоянному току в коллекторной цепи транзистора, а резистор Rе – для эмиттерной стабилизации рабочей точки в диапазоне температур.
Сопротивление конденсатора Се, служащего для шунтирования резистора в цепи эмиттера Rе по переменному току на нижней частоте усиливаемого диапазона, должно быть значительно меньше сопротивления резистора Rе. Так как с повышением частоты сопротивление конденсатора Се уменьшается, можно считать, что напряжение эмиттера постоянно.
Переменные составляющие напряжений на входе и выходе противофазные, т.к. каскад усиления на транзисторе с ОЭ изменяет (инвертирует) фазу входного сигнала на противоположную.
Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением амплитуд выходного синусоидального напряжения ко входному:
КУ = UВЫХ / UВХ ,
Порядок выполнения работы
Откройте файл с10_010 программы EWB из папки Lab R со схемой, изображенной на рис.1. Включите схему. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного напряжений сигнала. По результатам измерений амплитуд входного и выходного напряжений, вычислите коэффициент усиления усилителя по напряжению. Изменяя указанные в таблицах 1 - 4 параметры элементов, определите значения Uвхm и Uвыхm и рассчитайте Ku.
Рисунок 1 – Схема усилительного каскада с ОЭ
Таблица 1 - Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины R2
R2, кОм
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
10
12
8
Таблица 2 - Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины R1
R1, кОм
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
1
2
3
Таблица 3- Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины Rк
Rк, кОм
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
2
3
1
Таблица 4- Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины Сэ
Сэ, µF
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
470
20
0.02
Проанализировать работу усилителя при подключении резистора RD (разомкнуть проводник). При этом имитируется увеличение сопротивления на входе схемы при изменении параметров разделительного конденсатора С1. Включите схему, рассчитайте значение Ku, измерив амплитуды входного и выходного напряжений. Восстановите схему.
Таблица 5- Расчет коэффициента усиления каскада Кu при подключении RD
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
Подключите Bode Plotter. Первый вход подключите ко входу схемы, третий вход подключите на выход схемы, второй и четвертый входы подключите на землю. Двойным щелчком откройте окно Bode Plotter. Выберите режим MAGNITUDE. Включите схему. Зарисуйте АЧХ. Переключите на режим PHASE. Зарисуйте ФЧХ. Приведите характеристики в отчете.
Контрольные вопросы
Как влияет значение сопротивления R1 рис.1 на режим работы транзистора?
Какую роль играет сопротивление Rэ в цепи эмиттера для стабильности работы схемы?
Как зависит коэффициент усиления каскада от величины сопротивления Rк?
Почему с уменьшением величины емкости Сэ усиление каскада уменьшается?
Какова разность фаз между входным и выходным синусоидальными сигналами в усилителе с ОЭ? с ОК?
Содержание отчета
Точное наименование темы и цель работы.
Осциллограммы и таблицы измерений.
Краткие выводы о работе схемы.
Ответы на контрольные вопросы.
Отчет к лабораторной работе №10
студента ______________гр.______
Тема: Исследование усилителя звуковой частоты на биполярном транзисторе
Цель: Исследование коэффициента усиления по напряжению усилителя в схеме с общим эмиттером.
Приборы и элементы:
Персональный компьютер.
Программа эмулятор Electronics Workbench.
Ход работы
Рисунок 1 – Схема усилительного каскада с ОЭ
Таблица 1 - Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины R2
R2, кОм
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
10
12
8
Таблица 2 - Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины R1
R1, кОм
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
1
2
3
Таблица 3- Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины Rк
Rк, кОм
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
2
3
1
Таблица 4- Зависимость коэффициента усиления каскада Кu от величины Сэ
Сэ, µF
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
470
20
0.02
Таблица 5- Расчет коэффициента усиления каскада Кu при подключении RD
Uвхm, В
Uвыхm, В
Кu
Выводы:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1. Как влияет значение сопротивления R1 рис.1 на режим работы транзистора?_
_______________________________________________________________________________
2. Какую роль играет сопротивление Rэ в цепи эмиттера для стабильности работы схемы?_________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Как зависит коэффициент усиления каскада от величины сопротивления Rк?
____________________________________________________________________________
Почему с уменьшением величины емкости Сэ усиление каскада уменьшается? ____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Какова разность фаз между входным и выходным синусоидальными сигналами в усилителе с ОЭ? с ОК?________________________________________________________
____________________________________________________________________________
а)
а)
Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 4 Заголовок 515