Электротехника \ Электроника

Изучение динамических характеристик транзистора и определение режима его работы в усилительной схеме, страница 2

Для получения от усилителя максимальной выходной мощности в схеме нужно обеспечивать максимальные амплитуды тока коллектора Ikm и амплитуды напряжений на коллекторе транзистора Ukm и на нагрузке Uнm при условии отсутствия искажений формы сигнала. С этой целью исходное значение тока коллектора при отсутствии сигнала на входе (рабочую точку) выбирают на середине участка 1–5 динамической характеристики (рис.2,б точка 3). Рабочая точка во входной цепи транзистора  соответствует значению тока базы Iб = Iб3. Для этого в цепь база-эмиттер необходимо подать постоянное напряжение источника питания Ебэ. При подаче на вход  сигнала, изменяющегося по гармоническому закону,  для неискаженного усиления наибольшие изменения тока базы возможны от Iб3  до Iб5 и от Iб3  до Iб1. При этом, амплитуды напряжений на базе  Uбm1 и Uбm2, амплитуды тока коллектора Ikm1 и Ikm2 , а также амплитуды напряжений на коллекторе  U km1 и U km2 не равны друг другу. Это объясняется нелинейностью характеристик транзистора.

По входным и выходным динамическим характеристикам можно определить следующие показатели усилителя:

-  постоянные напряжение и ток базы при отсутствии входного сигнала, определяющие исходное положение рабочей точки на входной и выходной динамических характеристиках Uб3  и I б3;

-  постоянную составляющую тока коллектора Ik3;

-  постоянные напряжения на коллекторе и нагрузке Uk3  и Uн3;

-  мощность рассеивания на коллекторе P к3 = Iк3 •U к3;

-  амплитуду переменного входного напряжения  Uбm;

-  амплитуду базового тока транзистора, которая определяется средним значение между  Iбm1 и Iбm2;

-  среднее значение входного сопротивления Rвх = Uбm  /Iбm;

-  входную мощность сигнала Pвх = 0,5 IбmUбm;

-  амплитуду переменной составляющей тока коллектора Ikm  ;

-  амплитуду переменных напряжений на коллекторе U km и U нm нагрузке;

-   выходную мощность сигнала Pвых = 0,5I km U km.

Поскольку из-за нелинейности характеристик транзистора его усилительные свойства для положительного и отрицательного полупериода сигналов не одинаковы, то они оцениваются при помощи средних коэффициентов усиления:

-  по току

Ki = 2I km /2Iбm

-  по напряжению

Ku = 2U km /2Uбm

-  по мощности

Kp = 0,5I km U km /0,5IбmUбm = Ki  • Ku

3. Схема установки (макета) лабораторной работы

3.1. Схема снятия семейства входных статистических характеристик

3.2. Схема снятия семейства выходных статистических характеристик

3.3. Схема для исследования формы усиленного сигнала при различных режимах работы  усилителя

IMG.jpg

4. Выполнение лабораторной работы

4.1. Таблица измерений и расчетов

4.1.1. Таблица измерений и расчетов к п.1. программы лабораторной работы

Таблица 1

Uбэ, мВ

40

60

100

120

140

150

160

170

180

190

Uкэ =0

Iб, mA

5,919μA

14,68 μA

74,59 μA

162,8 μA

351,8 μA

515,2 μA

752,0 μA

1,093 mA

1,579 mA

2,265 mA

Uкэ=10В

Iб, mA

3,941 μA

10,40 μA

54,65 μA

120,0 μA

260,4 μA

382,3 μA

559,6 μA

816,3 μA

1,185 mA

1,710 mA

4.1.2. Таблица измерений и расчетов к п.2. программы лабораторной работы

            Таблица 2

Uкэ, B

Iб=0,01 mA

Iб=0,05mA

Iб=0,3

mA

Iб=0,8

mA

Iб=1,7 mA

1

2

3

4

5

6

50 мВ

230,8

*10-3

946,7*10-3

3,185

4,176

4,573

100 мВ

281,1

*10-3

1,231

5,702

8,243

9,148

200 мВ

290,3

*10-3

1,289

7,459

15,5

18,16

500 мВ

290,3

*10-3

1,29

7,540

20,04

40,86

1

2

3

4

5

6

1 В

290,3

*10-3

1,29

7,540

20,04

42,54

5 В

290,4

*10-3

1,291

7,540

20,04

42,54

10 В

289,5

*10-3

1,29

7,541

20,04

42,54

15 В

289,5

*10-3

1,29

7,541

20,04

42,54


4.2. Расчетные формулы и примеры расчетов

4.2.1. Расчетные формулы и примеры расчетов к п.1., п.2. программы лабораторной работы

Исходя из таблиц 1 и 2 и рис. 4 получаем:

2Iбм = 0,76 мА;

Iбм = 0,38 мА;

2Uбм = 40 мВ;

Uбм = 20 мВ;

Pвх = 0,5* Iбм* Uбм; Pвх = 0,5* 0,38* 20 = 3,8 мВт

2Iкм = 42 мА;

Iкм = 21 мА;

2Uкм = 9,3 мВ;

Uбм = 4,65 мВ;

Pвых = 0,5* Iкм* Uкм; Pвх = 0,5* 21* 4,65 = 48,83 мВт

Кi = 2Iкм / 2Iбм; Кi = 42 / 0,76 = 55,26

Кu = 2Uкм / 2Uбм; Кu = 9,3 / 40 = 0,23

Kp = Кi * Кu; Kp = 55,26 * 0,23 = 12,7

4.3. Расчетно-графические материалы

       См. материалы приложения.

5. Выводы

5.1. Выводы к п.1. программы лабораторной работы

5.2. Выводы к п.2. программы лабораторной работы

5.3. Выводы к п.3. программы лабораторной работы

Скачать файл