Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
7
Студенты:
Преподаватель:
Лабораторная работа № 10
Усилительные свойства транзисторов и элементы аналоговой интегральной схемотехники
Объект исследования: биполярный транзистор и полевой транзисторы и различные каскады на их основе.
Рабочие формулы:
|
Биполярный транзистор |
Полевой транзистор |
||
|
(1) |
; ; ; ; |
; |
|
|
(2) |
; |
||
|
(3) |
; ; ; |
||
|
(4) |
|||
|
(5) |
|||
|
(6) |
; ; |
; |
|
|
(7) |
|
(8) |
KД = -y 21RL ; Kп = ± Kд/2 |
|
(9) |
; ; KOCC=20lg |
ЧастьI
Выбираем рабочую точку
Uk = 6V
Ik = 2mA
Измеряем малосигнальные параметры y11, y12, y21, y22. Вычисляем по формулам (1)
|
Измеряем y11 и y21 |
||
|
Ra=100 Ом |
U0 = 10,5 mV |
y11 = 0,75 См |
|
Rb= 1кОм |
U1 = 6 mV |
y21 = 0,06 См |
|
Ra=100 Ом |
U2 = 40 mV |
|
|
Измеряем y22 |
||
|
Ra=100 Ом |
|
y22 = 72 См |
|
Rэ = 51 Ом |
U2 = 3 V |
|
|
Rб = 1000 Ом |
U3 = 11mV |
|
|
Измеряем y12 |
||
|
Rб = 150 Ом |
U1 =0,1 mV |
y12 = 2 См |
|
|
U2 = 3 V |
Iк = 3mA – рабочая точка;
Uт = 25,5 mV; ( Uт = , где q – заряд электрона, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, T 300 K);
= 140 V; h21 = 50 – из паспорта транзистора;
|
Параметры (См = 1/Ом) |
Экспериментальные значения |
Оценочные значения |
|
y11 |
0,75E-03 |
2,35E-03 |
|
y21 |
0,60E-01 |
1,18E-01 |
|
y22 |
7,20E-05 |
2,14E-05 |
|
y12 |
2,00E-07 |
4,29E-07 |
Найдем экспериментальные значения (3) и сравним с оценочными (4).
|
Экспериментальные значения (формулы 3) |
Оценочные значения (формулы 4) |
||
|
|Ku| |
50 |
50 |
0% |
|
KI |
80 |
50 |
46% |
|
Kp |
4000 |
2480 |
56% |
|
Rвх |
1,2 кОм |
1,9 кОм |
45% |
Амплитудная характеристика усилителя U2 = f (U1)
|
U1,mV |
U2,V |
|
5 |
0,16 |
|
6 |
0,20 |
|
7 |
0,24 |
|
8 |
0,28 |
|
9 |
0,32 |
|
10 |
0,37 |
|
20 |
0,68 |
|
30 |
0,80 |
|
40 |
1,00 |
|
45 |
1,20 |
По графику видно, что искажения начинаются при напряжениях от 20mV
|
Rб= 20кОм |
U0 = 7 mV |
|
RL=620 Ом |
U1 = 5 mV |
|
U2 = 50 mV |
|
Амплитудная характеристика U2 = f ( U1):
|
U1,V |
U2,V |
|
0,006 |
0,006 |
|
0,008 |
0,008 |
|
0,001 |
0,001 |
|
0,05 |
0,05 |
|
0,1 |
0,1 |
|
0,5 |
0,5 |
|
0,8 |
0,8 |
|
1 |
1 |
|
1,5 |
1,4 |
|
2 |
1,7 |
|
3 |
2,1 |
|
3,5 |
2,3 |
|
3,8 |
2,4 |
|
2,5 |
1,9 |
|
R2' = 51 Ом |
U вых' = 3,6 mV |
Rвых = 164 |
|
R2'' = 20 Ом |
U вых'' =1,65 mv |
|
Параметры |
Экспериментальные |
Оценочные |
|
|
|Ku| |
0.97 |
0,99 |
2% |
|
KI |
81 |
51 |
45% |
|
Kp |
78.5 |
50,3 |
44% |
|
Rвх |
0,12 МОм |
2,41 МОм |
|
|
Rвых |
164 Ом |
651 Ом |
Часть II
Измерение малосигнальных Y-параметров полевых транзисторов
I = 3mA
|
Измеряем y21 |
||
|
RL=100 Ом |
U1 = 15 mV |
y21 =3,2 мСм |
|
U2 = 4,8 mV |
||
|
Измеряем y22 |
||
|
Rи = 51 Ом |
U2 = 2,2 V |
y22 = 1,33 мСм |
|
R3 = 3 кОм |
U3 = 0,15V |
Рабочая точка:
|
Uколлектора = 5V |
=> |
RL=620 Ом |
|
|
Iколлектора = 3mA |
|||
|
Экспериментальные значения |
Оценочные значения |
||
|
U1 = 14 mV U2 = 29 mV |
= 2,07 |
= 1,75 |
17% |
Искажения начинаются при напряжениях от 0,4 V
|
|
Экспериментальные значения |
|||
|
R’ |
U1,mV |
U2,mV |
Rвых, Ом |
|
= 390 Ом |
30 |
16 |
234 |
|
= 150 Ом |
30 |
10 |
= -0,198;
Из полученной характеристики по линейному участку можем определить модуль коэффициента усиления по напряжению |Ku| 0,68
|
Искажения начинаются при напряжениях от 1V |
||||||||||||||||||||||||||
|
Параметры |
Оценочные по формулам (6) |
Экспериментальные |
|||||||||||||||||||||||||
|
|Ku| |
0,66 |
0,68 |
6 % |
||||||||||||||||||||||||
|
Rвых, Ом |
313 |
234 |
29% |
Исследование дифференциального усилителя при различных способах подачи входного и съема выходного сигналов
(RL = 620 Ом)
|
Экспериментальные значения (7) |
Оценочные значения (8) |
||
|
U1 = 10mV U2’ = 5,4 mV U2’’ = 5 mV |
|Кд| = 1,04 |
y 21 = 3,2 мСм |KД| = y 21RL = 1,98 |
62% |
|
|Кп1| = 0,54 |
Kп = ± Kд/2 = 0,55 |
2% |
|
|
|Кп2| = 0,50 |
10% |
|
Синфазное возбуждение |
Противофазное возбуждение |
||
|
U1’ = 0,1V U1’’ = 0,1V U2’ = 24m V U2’’ = 22 mV |
= 0,01 |
U1’ = 10mV U1’’ = 11 mV U2’ = 0,60 V U2’’ = 0,54 V |
= 54,29 |
|
KOCC=20lg = 74 дБ |
Вывод
В результата проделанной работы мы научились измерять и рассчитывать малосигнальные параметры для биполярных и полевых транзисторов (БТ и ПТ). Определять усилительные параметры каскадов на БИ с общим эмиттером и коллектором. Порядок y – параметров, полученных в ходе эксперимента, совпадает с оценочным.
Анализируя проделанную лабораторную работу, убеждаемся, что в каскаде на БТ с общим эмиттером усиление происходит и по току и по напряжению, а у каскада с общим коллектором усиления по напряжению меньше единицы. Каскад на БТ с общим коллектором (эмиттерный повторитель) выступает трансформатором сопротивления.
В каскадах на ПТ мы видим усиление по напряжению.
В качестве примера дифференциального усилителя мы выбрали каскад на ПТ. Коэффициент дифференциального усиления близок к единице.
Подавая на вход синфазные и противофазные сигналы, делаем вывод, что синфазная помеха практически подавляется: = 0,01, коэффициент ослабления синфазного сигнала = 74 дБ