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:

К_У = U_ВЫХ  / U_ВХ ,

Порядок выполнения работы

1.     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

2.    Проанализировать работу усилителя при подключении резистора R_D (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 R_D

Uвхm, В	Uвыхm, В	Кu

3.  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

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?

3.     Как зависит коэффициент усиления каскада  от величины сопротивления Rк?

4.     Почему с уменьшением величины емкости Сэ усиление каскада уменьшается?

5.     Какова разность фаз между входным и выходным синусоидальными сигналами в усилителе с ОЭ? с ОК?

Содержание отчета

1.     Точное наименование темы и цель работы.

2.     Осциллограммы и таблицы измерений.

3.     Краткие выводы о работе схемы.

4.     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 R_D

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?_________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

4.      Как зависит коэффициент усиления каскада  от величины сопротивления Rк?

____________________________________________________________________________

5.      Почему с уменьшением величины емкости Сэ усиление каскада уменьшается? ____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

6.      Какова разность фаз между входным и выходным синусоидальными сигналами в усилителе с ОЭ? с ОК?________________________________________________________

____________________________________________________________________________