Исследование однокаскадных транзисторных усилителей. Овладение методикой расчета и экспериментальные исследования основных параметров однокаскадных транзисторных усилителей, получение навыков настройки их режимов и снятия частотных характеристик усилителей

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной Техники

ОТЧЕТ

о лабораторной работе №5

                                                    Работу выполнил     гр. 3081/5        

Преподаватель  

Санкт-Петербург

2003 г.

1.Цель работы.

Овладение методикой расчета и экспериментальные исследования основных параметров однокаскадных транзисторных усилителей, получение навыков настройки их режимов и снятия частотных характеристик усилителей.

Исследуемая схема представлена на рис.1.

Рис.1.

2. Расчет параметров транзисторного ключа.

2.1. Исходные данные:

Из справочника берем следующие значения:

2.2.1. Ток эмиттера транзистора:

          где                      

     

2.2.2. Предварительное значение резистора R₁

подставив численные значения, получим:

        

2.2.3. Вычисление K_io

    

2.2.4. Вычисление K_uo

    

С учетом поправки на то, что элементы на стенде имеют несколько иной номинал,  вычисляем K_u0:

2.2.5. Вычисление R_вх и R_вых

  ≈ 

    ≈ 

3. Выполнение работы

3.1. Получение частотной и амплитудной характеристик.

Прежде всего собирается исследуемая схема. После этого корректируется R₁ и выставляется U_эк. Далее можно рассчитать по формуле истинное значение h₂₁

E_п=8,01 В

U_эк=4,11 В

Только теперь подаем сигнал с генератора и проводим измерения.

Полученные данные представлены в таблицах:

Таблица 1. Амплитудная характеристика.          Таблица 2. Частотная характеристика.

Eс , В	Uвых , В
1,4	0,11
3,1	0,21
6,1	0,32
9,0	0,38
12,0	0,69
15,1	0,88
18,0	1,04
21,1	1,19
24,1	1,30
27,1	1,52
30,1	1,64
33,0	1,77
36,2	1,86
39,4	2,01
43,1	2,11
46,6	2,21

f ,гц	Uвых , В	log2f
16	0,02	4,00
32	0,05	5,00
64	0,18	6,00
128	0,46	7,00
256	0,89	8,00
512	1,35	9,00
1020	1,62	9,99
2050	1,70	11,00
4100	1,79	12,00
8190	1,84	13,00
16400	1,85	14,00
32800	1,79	15,00
65500	1,69	16,00
128000	1,60	16,97
202000	1,43	17,62

Графики полученных зависимостей представлены соответственно на рисунках 1 и 2 соответственно.

Обработка результатов измерения амплитудной характеристики

Eс, мВ	Uвых , В	K	ΔK
1,4	0,11	78,571	23,079
3,1	0,21	67,742	12,250
6,1	0,32	52,459	3,033
9,0	0,38	42,222	13,270
12,0	0,69	57,500	2,008
15,1	0,88	58,278	2,786
18,0	1,04	57,778	2,285
21,1	1,19	56,398	0,906
24,1	1,30	53,942	1,550
27,1	1,52	56,089	0,596
30,1	1,64	54,485	1,007
33,0	1,77	53,636	1,856
36,2	1,86	51,381	4,111
39,4	2,01	51,015	4,477
43,1	2,11	48,956	6,536
46,6	2,21	47,425	8,067

Kcp= 55,4924

ΔKcp= 5,48868

K=55,5±5,5

3.2.Измерение входного сопротивления.

Выставляем частоту 1000 Гц.

Так как максимум у нас 57 mV, то ставим E_c=40.0 mV

Значение вспомогательного резистора R_всп=330 Ом.

U_вх=30.0 mV

Тогда  Ом.

Расчетное значение R_вх= 445 Ом.

3.3.Измерение выходного сопротивления.

Значение вспомогательного резистора R_всп=2 кОм.

U_вых=7,7 мВ

U_R=4.1 мВ

Ом
4.Выводы

В результате выполнения данной работы было установлено, что расчетные формулы, которые были использованы для предварительных расчетов теоретически верны. Это можно подтвердить тем, что отличие расчетных номиналов элементов и вычисленных нами отличаются незначительно.

Значение выходного сопротивления, полученное в результате эксперимента составляет 1,8 кОм. Известно, что R_вых≈R_к, а R_к в нашем случае составляет 2 кОм. Имеем отклонение в 200 Ом.

В нашем случае некоторые элементы были использованы не в полном соответствии с рассчитанными номиналами, так как нужные просто отсутствовали, и использовались ближайшие по значению.  Пример: Согласно расчетам, входное сопротивление должно быть величиной 445 Ом, а расчеты показывают, что оно реально составляет 100 Ом.

Амплитудная характеристика. При обработке экспериментальных данных было установлено, что K=55,5±5,5 , а расчеты показывают, что эта величина должна быть 38,41. Это отклонение объясняется тем, что у транзистора коэффициент усиления по току «плавает», и мы не можем назвать точное его значение (в справочнике указывается диапазон изменения β).