Исследование цепей питания биполярных транзисторов и основных показателей усилительного каскада в установившемся и переходных режимах (Вариант № 5)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Кафедра: Лазерные системы

Лабораторная работа №1

Исследование цепей питания биполярных транзисторов и основных показателей усилительного каскада в установившемся и переходных режимах.

Вариант № 5.

Факультет: ФТФ

Группа: ФЛ-01

Студент: Досайкина Д.В.

Преподаватель: Говорухин В. И.

Новосибирск 2012

Цель работы:  знакомство с цепями питания биполярных транзисторов (БТ) и основными показателями  усилительного каскада (УК) в установившемся и переходном режимах.

Для схемы 1а:

t	K (1кГц)	Гц	МГц
60	19.81	194	2.092
27	29.59	120.4	1.719
-60	30.64	9.2	0.835

Для схемы 2а:

t	K (1кГц)	Гц	МГц
60	44.011	7.4	1.258
27	43.959	7.78	1.322
-60	43.4	9.54	1.356

Для схемы 3а:

t )	K (1кГц)	(Гц)	(МГц)
60	37.383	745.7	1.281
27	38.201	812	1.253
-60	40.844	1028	1,286

Для схемы 4а:

t (	K (1кГц)	(Гц)	(МГц)
60	41.6	17.09	1,218
27	42.23	18.25	1.4
-60	44.24	22.96	1,522

Вывод:Рассмотренные схемы стабилизации не обеспечивают  желаемую стабильность тока коллектора и коэффициента передачи при изменении температуры. Для схемы 1а (с фиксацией напряжения на базе транзистора) коэффициент передачи значительно уменьшается при низких температурах. Для схемы 2а (с фиксацией тока базы транзистора) коэффициент значительно не меняется. Для схемы 3а (с диодной стабилизацией режима) коэффициент снижается при высоких температурах. И для схемы 4а (с эмиттерной стабилизацией режима) коэффициент снижается при высоких температурах, а полоса пропускания, наоборот, увеличивается.

2)Измерим характеристики режима работы каскада в стационарном режиме и их изменения в рассматриваемом диапазоне температур t = (-60…+60).

Схема 1a , t=60 

Схема 1a , t=27 

Схема 1a , t=-60 

Расчет схемы 2a,  t= 60

Схема 2a , t=27 

Схема 2a , t=-60 

Схема 3a , t=60 

Схема 3a , t=27 

Схема 3a , t=-60 

Схема 4a , t=60 

Схема 4a , t=27 

Схема 4a , t=-60 

3)Дальнейшие исследования проводятся для каскада с эмиттерной стабилизацией режима по постоянному току (схема 4б).

Рассчитать изменение емкости С_н таким образом, чтобы получить расширение и сужение полосы пропускания в области верхних частот в 2 раза.

Расширение (сужение) полосы пропускания в  ОВЧ возможно за счет уменьшения (увеличения)  емкости С_н при неизменой R_н (R_к, R₂).

При исходном f_в=1.4 МГц. При увеличении полосы пропускания мы должны получить f_в=2.8МГц, а при уменьшении f_в=0.7 МГц. 

При уменьшении  С_н  в 2 раза f_в=2,7 МГц

При увеличении С₂  в 2 раза f_в = 0.7 МГц

При уменьшении R₂ в 5 раз f_в =2,8 МГц

При уменьшении R_к  в 5 раза f_в=2.8 МГц

4)Выполним моделирование при поочерёдном изменении последовательных емкостей С_р,  С_э для достижения двукратного изменения , то есть , чтобы =36.5  Гц.

При уменьшении  в 2.5 раза = 27.06 Гц

При уменьшении С_р в 10 раз  =39.46 Гц

При уменьшении С_э в 2.5 раза  = 31.88 Гц.

Вывод: Таким образом, расширение полосы пропускания в сторону нижних частот достигается уменьшением постоянных времени τ_1н, τ_2н, τ_3н.  Верхнюю частоту пропускания мы можем увеличить за счет уменьшения емкости С₂ и за счет уменьшения сопротивлений R₂ и R_k.

5)Выполним моделирование каскада при изменении емкости С_э таким образом, чтобы получить АЧХ максимально плоского вида (Значение С_э =0.00001е-4) :

 

Получим АЧХ с подъемом в области верхних частот: Сэ=0.0001е-4

6)Выполним моделирование каскада для трёх значений сопротивления ООС, при отключенном С_э

Rэ (Ом)	К	Гц	(МГц)
100	-5.956	0.1	7.776
270	5.188	20.47	0,204
470	0.389	77.33	0.52

Вывод: уменьшая емкость в цепи эммитeра можно изменить глубину ОС в верхнее-частотной области. При этом могут быть  получены АЧХ максимально плоского вида и с подъемом усиления на верхних частотах. Таким образом, управляя величиной емкости С_э, можно обеспечить повышение площади усиления каскада, т.е. заметно увеличить значение f_в√2.

7) Введём в схему корректирующую индуктивность  L_к=2 мкГн.

К = 42.232

 1.3 МГц

Максимально плоский вид при L_к=300 мкГн:

 1.322 МГц

из чего можно сделать вывод, что при вводе в схему корректирующей индуктивности   значительно не меняется.

8)Введем в исходную схему цепочку R_ф=500 Ом, С_ф=10 мкФ и R_к=500 Ом.

 

К = 38.945 (на частоте 1 кГц)

 1.66 МГц

 = 14 Гц.

Изменим значение емкости Сф для снижения  в 1.2 раза, т.е.

Сф уменьшаем в 10 раз и получаем

9)Проведём исследование переходных процессов в исходной схеме каскада, подав на его вход импульсную последовательность сигналов.

Для измерения t_y установим диапазон времени просмотра в 2-3 раза больший, чем t_y=0.35/

 

Для определения Δ диапазон времени просмотра равный периоду повторения Т = 400 мкс.