Усилительные свойства транзистора и элементы аналоговой интегральной схемотехники

Страницы работы

11 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

РАДИОФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Лабораторная работа №:10

Усилительные свойства транзистора и элементы аналоговой интегральной схемотехники.

·  Цель работы:

Выявить сходные и отличительные черты БТ И ПТ и особенности их использования в усилительных устройствах

·  Объекты исследования:

Биполярные и полевые транзисторы.

Группа: 2094/1

Работу выполнили:  Середкин А.,

     Андросенко Т.

Преподаватель:       Зайцев Э.Ф.

                                                                               Отчет принят:

2008

Часть I

Семейства ВАХ БТ и простейшие каскады усиления на БТ.

  1. Измерение малосигнальных Y-параметров БТ.

1.1  Схема измерения параметров y11 и y21:

RL=100 Ом, R3’=100 Ом, Rб=1 кОм.

1.2  Измерение малосигнальных параметров y11 и y21.

Измерение малосигнальных параметров проводилось при подаче на вход транзистора гармонического колебания на частоте 2-3 кГц, при этом емкость Сбл надежно блокировала по переменному току эмиттерную цепь. Для нахождения y11 и y21 измерили амплитуды U0, U1, U2 напряжений ~u0, ~u1, ~u2, соблюдая условия малости сигнала .

y11===1.8*10-3 См

y21== =0,092 См

1.3 Схема для измерения y22.

1.3  Измерение y22:

Rб=1 кОм обеспечивает замыкание цепи базы по постоянному току. В цепь эмиттера включен измерительный резистор Rэ, значение которого мы выбрали 100 Ом. Измерение проводилось для заданной рабочее точки( Uк=5 В, Iк=4 мА) при подаче на транзистор колебания с амплитудой 2-3 В. Параметр y22 находили по результатам измерения амплитуд напряжений ~u2 и ~u3:

y22===0,085*10-3

1.4  Схема для измерения y12:

1.5  Измерение y12:

Измерение проводилось аналогично предыдущему. Измерительный резистор Rб=150 Ом включен в цепь базы.

y12== =3,33*10-7 См

1.6  Оценка y-параметров.

H21=50 UT=25.5 мВ UY=140 В

Теоретические

Экспериментальные

=3.1*10-3 См

=0.15 См

-5.7*10-7 См

0,028*10-3 См

y11=1.8*10-3  См

y21=0,092 См

y12=3,33*10-7 См

y22=0,085*10-3

  1. Измерение усилительных параметров простейших каскадов на биполярных транзисторах.

2.1  Схема усилительного каскада с общим эмиттером(См п. 1.1)

2.2  Измерение коэффициентов усиления напряжения, тока и мощности, входного сопротивления.

Измерения проводились при подаче на вход усилителя гармонического колебания на частоте 2-3 кГц.

60

48

KP=|KU|*KI=2880

=2*10-3*1000/=500 Ом

2.3  Теоретический расчет коэффициентов усиления напряжения, тока и мощности, входного сопротивления.

KU=y21*RL=0,1*390=39

KI=h21=50

KP=|KU|*KI=1950 32.9 дБ

500

2.4  Амплитудная характеристика усилителя по схеме с общим эмиттером.

U1, мВ

U2, мВ

1

10

1,7

16,5

2,4

23

3,2

32

4,2

38

4,8

44

5,4

48

Измерения проводились на той же частоте. Форма выходных колебаний контролировалась осциллографом. Амплитуда U1 входного напряжения изменялась от значений, при которых наблюдалось заметные искажения синусоиды на выходе усилителя, до уровня слабого сигнала.

Амплитудная характеристика усилителя по схеме с общим эмиттером.

2.5  Усилительный каскад с общим коллектором.

2.6   Измерение коэффициентов усиления напряжения, тока и мощности, входного сопротивления.

0,95

=14,1

KP=|KU|*KI=13,4 11.2 дБ

=11.5*10-3*1000/()=5750 Ом

2.7  Амплитудная характеристика U2=f(U1) усилителя с общим коллектором.

U1, мВ

U2, мВ

0.8

0.8

1.4

1.4

2.2

2

2.8

2.6

3.4

3.1

4

3.6

4.8

4.4

5.5

5

Амплитудная характеристика U2=f(U1) усилителя с общим коллектором

2.8  Измерение выходного сопротивления усилителя с ОК

Выходное сопротивление находилось по результатам измерения выходных напряжений u2’ и u2”, соответствующих различным значениям сопротивлений нагрузки RL’=51 Ом, RL”= 20 Ом. При этих опытах амплитуду U1 напряжения ~u1 поддерживалась на одном уровне (10-20 мВ), а сопротивление RБ=0.

14,6 Ом

2.9  Теоретический расчет коэффициентов усиления напряжения, тока и мощности, входного и выходного сопротивления.

K’U=-S*RL=-0,1*390=-39

0,975

KI=1+h21=1+50=51

KP=* KI=49,7 16,9 дБ

RВХ=20 кОм

RВЫХ~1/S=10 Ом

Теоретические

Экспериментальные

KU=0,975

KI=51

KP=49,7 16,9 дБ

RВХ=20 кОм

RВЫХ=10 Ом

KU=0.95

KI=14.1

KP=13,4 11.2 дБ

RВХ=5750 Ом

RВЫХ=14,6 Ом

Часть II.

Семейства ВАХ характеристик полевых транзисторов. Простейшие каскады усиления на полевых транзисторах. Исследование дифференциальных усилителей.

  1. Измерение малосигнальных  Y параметров Полевых транзисторов.

1.1  Измерение параметра y21=S.

Измерение малосигнального параметра y21 проводилось при подаче на вход транзистора гармонического колебания на частоте 2-3 кГц, при этом емкость СБЛ надежно блокировала по переменному току цепь истока. Нагрузочный резистор RL=100 Ом обеспечивал режим, близкий к короткому замыканию выхода для любого варианта рабочего тока транзистора.

y21===4,2*10-3

1.2  Измерение параметра y22.

y224,5*10-5

  1. Измерение усилительных параметров простейших транзиторных каскадов на полевых транзисторах.

2.1  Усилительный каскад с общим истоком(Схему см. п.1.1 измерение y21 ПТ)

2.2  Измерение Коэффициента усиления напряжения.

=0,42

2.3  Расчет Коэффициента усиления напряжения по формуле.

=0,42

2.4  Амплитудная характеристика U2=f(U1) усилителя с ОИ.

U1, B

U2, В

1,6

1,5

1,3

1,45

1

1,3

0,72

1,12

0,6

0,92

0,5

0,8

0,4

0,65

0,3

0,49

2.5  Усилительный каскад с общим стоком.

2.6  Измерение коэффициента усиления напряжения и выходного сопротивления.

KU=U2/U1=0.19/0.3=0.63

RВЫХ=218 Ом

2.7  Расчет коэффициента усиления напряжения и выходного сопротивления по формулам.

K’U=-S*RL=4,2*10-3*100=0.42

KU=0.42/1.42=0.3

RВЫХ~1/S=238 Ом

2.8  Сравнение расчетных и измеренных характеристик для усилителей с общим стоком и общим истоком

Схема с общим стоком

Схема с общим истоком

Экспериментальные

Теоретические

Экспериментальные

Теоретические

KU=0.63

RВЫХ=218 Ом

KU=0.3

RВЫХ=238 Ом

KU=0,42

KU=0,42

2.9  Амплитудная характеристика U2=f(U1) усилителя с ОС.

U1, B

U2, В

2,30

1,25

1,6

1,05

1,5

0,91

1,3

0,8

1,1

0,66

  1. Исследование дифференциального усилителя при различных способах подачи входного и съема выходного сигналов.

3.1  Дифференциальный каскад на биполярных транзисторах.

3.2  Измерение дифференциального и плечевого коэффициента усиления в режиме подачи сигнала на один вход.

Д|=(U’2+U”2)/U1=(0.32+0.32)/16*10-3=40

П1|=U’2/U1=20

П2|=U”2/U1=20

3.3  Теоретический расчет дифференциального и плечевого усилителя.

КД=y21*RL=0,1*390=39

КПД/2=19,5

3.4  Измерение дифференциального коэффициента усиления и коэффициента подавления синфазной помехи в режимах противофазного и, соответственно, синфазного возбуждения входов. Вычисление коэффициента ослабления синфазного сигнала.

КД=35

КСФ=0,625

КООС=20lg| КД/ КСФ|=34,9 дБ

Вывод:

В ходе выполнения работы были исследованы усилительные свойства биполярных транзисторов. Нами была выбрана рабочая точка (IК=4мА;UК=5В). В этой точке нами были посчитаны малосигнальные параметры для обоих схем включения. При анализе усилительных каскадов С ОЭ и ОК были рассчитаны коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности, о так же их входное и выходное сопротивления. Сравнительные результаты расчета и измерения этих величин приведены в таблицах (п. 1.6 и 2.9). Были сняты амплитудные характеристики усилителей и найдены границы областей на которых не наблюдается искажения выходного гармонического сигнала 

Сравнивая результаты измерений характеристик усилителей на БТ можно сделать вывод о различии усилительных свойств схем с ОЭ и ОК, и как следствие применения их для решения различных задач. Так к примеру схема с ОК имеет большое входное сопротивления что может использоваться при согласовании, а схема с ОЭ дает сильное усиление по мощности.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
618 Kb
Скачали:
0