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
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра « Информационные технологии»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
По дисциплине
ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ 2
Для специальности 5В071900 – «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
Курс - 2, семестр – 4, кол-во кредитов -3, всего часов-135часов, лобораторные работы - 15ч.
Подготовил: Адилханов Е.К.
АЛМАТЫ 2011
Методические указания к выполнению лабораторных работ разработаны на основании рабочей программы курса специальности 5В071900 – «Радиотехника, электроника и телекоммуникации».
Составили:к.т.н., доцентДаирбаев А.М.,
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Информационные технологии»от «28» августа 2011 г., протокол № 1.
Зав. Кафедрой, д.т.н. ________________Мухамедиев Р.И.
Лабораторная работа №1
Исследование усилительного каскада
Цель работы:
определение режима работы транзистора, основных параметров в усилительном каскаде.
Задание
1. Исследования в системе моделирования ElectronicsWorkbench
2. Рассчитать и установить рабочую точку транзистора по постоянному току.
3. Исследовать характер усиления переменного сигнала усилителем в различных режимах работы транзистора.
Краткие сведения из теории
Свойства усилителя определяется выбором рабочей точки по постоянному току. Режим, в котором работает усилительный каскад, можно определить, построив его нагрузочную линию на семействе выходных характеристик транзистора.
Одним из наиболее распространенных на практике способов задания рабочей точки транзистора в усилительном каскаде является использование делителя напряжения (рисунок 1).
Рисунок 1
Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой
|
. |
(1.1) |
Ток базы определяется из выражения
|
. |
(1.2) |
Ток коллектора связан с током эмиттера выражением
|
. |
(1.3) |
Напряжение на базе транзистора определяется выражением
|
. |
(1.4) |
Рабочая точка определяется пересечением нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. При известных значениях сопротивлений R1 и R2 ток базы транзистора определяется выражением
|
. |
(1.5) |
Если , то можно использовать следующие выражения для расчета RЭКВ и напряжения на базе транзистора в режиме постоянного тока
|
, . |
(1.6) |
Ток эмиттера определяется по закону Ома
|
. |
(1.7) |
Значение напряжения между коллектором и эмиттером вычисляется по закону Кирхгофа
|
. |
(4.8) |
Для получения симметричного переменного выходного сигнала усилителя напряжение на коллекторе VCE должно быть приблизительно равным половине напряжения источника коллекторной цепи.
Коэффициент усиления по напряжению усилительного каскада определяется отношением амплитуд выходного сигнала к входному
|
. |
(1.9) |
Входное сопротивление усилителя по переменному току определяется как отношение амплитуд входного напряжения и входного тока
|
. |
(1.10) |
Значение дифференциального выходного сопротивления усилителя находится по напряжению холостого хода Uхх на выходе усилителя, которое может быть измерено как падение напряжения на сопротивлении нагрузки, превышающем 200 kOhm, и по напряжению Uout, измеренному для данного сопротивления нагрузки RL, из следующего уравнения, решаемого относительно Rout
|
. |
(1.11) |
Сопротивление можно считать разрывом в цепи нагрузки.
Режим насыщения характеризуется низким падением напряжения UCE. В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает на резисторе RC падения напряжения. Следовательно, напряжение UCE в режиме отсечки максимально и равно напряжению источника питания.
Порядок выполнения рабочего задания
Включите схему и запишите результаты измерений в таблицу 1 Вычислите коэффициент передачи по току β.
Вычислите значение напряжения на базе транзистора UB, получаемое с помощью делителя напряжения. Исходя из этой величины, и с учетом, что UBE0 = 0.7 V, вычислите ток эмиттера и по соотношению между токами транзистора рассчитайте ток коллектора. По рассчитанным значениям токов эмиттера и коллектора вычислите значение напряжения между коллектором и эмиттером UCE. Результаты расчетов напишите в таблицу. Сравните значения измеренных и рассчитанных величин.
Измените значение сопротивления R1, чтобы перевести транзистор в режимы насыщения и отсечки. Запишите результаты измерений в таблицу 1.
Рисунок 1
Т а б л и ц а 1
|
Режим |
R1, kOhm |
UB, V |
UCE, V |
IB, μA |
IC, mA |
IE, mA |
β |
|
активный |
10 |
3.296 |
9.806 |
18.88 |
3.828 |
3.847 |
4.93 |
|
акт.расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
насыщения |
5*10-4 |
19.98 |
25.55* 10-3 |
28.41* 10-3 |
461.1* 10-3 |
28.87 |
0.06 |
|
отсечки |
92 |
424.7* 10-3 |
19.95 |
0.001 |
19.95* 10-3 |
19.95* 10-3 |
0.05 |
Ub= 0.003847*660+0.7=3.239V
Ie=(3.239-0.7)/660=3.847mA
Ic=3.847*10-3-18.8*10-6 =3.82mA
2. Соберите схему на рисунке 3 и включите ее в работу. Зарисуйте формы входного и выходного сигналов.
Определите амплитуды входного и выходного сигналов и по полученным результатам вычислите коэффициент усиления усилителя по напряжению. Результат запишите в таблицу 2.
Т а б л и ц а 2
|
RL |
Uin, V |
Uout, V |
KV |
Rout |
|
200kOhm |
1 |
2.5 |
2.5 |
|
|
2 kOhm |
1 |
1 |
1 |
Измените нагрузку (RL = 2 kOhm) и по результатам измерений амплитуд входного и выходного сигналов вычислите новое значение коэффициента усиления усилителя по напряжению.
Используя результаты измерений амплитуды выходного сигнала при двух значениях нагрузки, вычислите выходное сопротивление усилителя.
Изменив сопротивление резистора R1 в 2-3 раза в одну и другую сторону, зарисуйте полученные осциллограммы. Объясните полученные результаты.
R1=5kOm
R1=20kOm
R1=40kOm
Рисунок 3
Отсоедините конденсатор С3 и зарисуйте полученные осциллограммы и объясните происшедшие изменения выходного сигнала.
Контрольные вопросы:
1. Объясните структуру и принцип работы усилительного каскада.
2. Какими параметрами характеризуется усилительный каскад?
3. Какие условия необходимо обеспечить для того, чтобы усилитель работал без искажений?
4. Как влияет выбор рабочей точки транзистора по постоянному току влияет на форму выходных сигналов усилительного каскада?
5. Как задается рабочая точка транзистора по постоянному току?
6. Какую роль играет конденсатор, подключенный в эмиттерную цепь транзистора?
7. Каково назначение конденсаторов С1 и С2?
8. Как практически определяется выходное сопротивление усилительного каскада?