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

ФСМК 7.24-07

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения»

Кафедра радиотехники

Лаборатория ___________________________________________________________

^{(наименование лаборатории)}

ОТЧЕТ

о выполнении лабораторной работы

Лабораторная работа №         5       

«           Динамический режим работы транзистора              »

Цель работы:      изучение динамических характеристик транзистора и определение режима его работы в усилительной схеме

^{(формулировка цели лабораторной работы)}

Выполнил студент:                    гр. АТ-511 Касимовский А.А.                                     

^{(номер уч. группы, Фамилия И.О.)}

Допуск  к выполнению работы ____________________________________________

^{(дата, должность, ФИО и подпись преподавателя)}

Работа выполнена_______________________________________________________

^{(дата, должность, ФИО и подпись преподавателя)}

Работа зачтена _________________________________________________________

^{(дата, должность, ФИО и подпись преподавателя)}

Содержание отчета:

1. Программа работы

2. Краткие сведения из теории

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

4. Выполнение лабораторной работы

4.1. Таблица измерений и расчетов

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

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

4.2. Расчетные формулы и примеры расчетов

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

4.3. Расчетно-графические материалы

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

1. Программа работы

1. Снятие семейства входных статистических характеристик

2. Снятие семейства выходных статистических характеристик

3. Исследование формы усиленного сигнала при различных режимах работы  усилителя

2. Краткие сведения из теории

При работе транзистора в схеме усилителя (рис.1) в его входной цепи действует источник напряжения U_вх, подлежащего усилению, а в выходную цепь включается сопротивление нагрузки    R_н .  Такой режим называется динамическим или рабочим. Характеристики и параметры транзистора, работающего в динамическом режиме, отличаются от соответствующих характеристик в статическом режиме.

Если входной сигнал мал, то используемые рабочие участки статических характеристик транзистора невелики и их обычно считают линейными. В этом случае расчет основных показателей усилителя выполняют  аналитическими методами с использованием малосигнальных параметров транзистора.

Рис. 1 Работа транзистора в схеме усиления

Если транзистор работает при больших входных сигналах (например, в оконечном каскаде усилителя низкой частоты), то для учета нелинейности характеристик транзистора применяют графический метод расчета. Этот случай и исследуется в настоящей работе.

Основные показатели усилителя определяются по входной и выходной динамическим характеристикам. Для получения выходной и входной динамической характеристики следует на семейство статических характеристик (рис 2,б) нанести нагрузочную характеристику. Уравнение нагрузочной характеристики определяется по закону Кирхгофа для замкнутой цепи коллектора с нагрузочным сопротивлением и источником электродвижущей силы.

U_кэ = E_к – I_к R_н

Это уравнение прямой, которую можно построить на семействе статических характеристик по двум точкам: точке А, соответствующей режиму холостого хода выходной цепи при   I_к =0,    U_кэ = E_к,   и в точке В, соответствующей  короткому  замыканию  цепи  коллектора    U_кэ =0,  I_к = E_к / R_н.

Рис 2. Входные и выходные статические

и динамические характеристики транзистора

Геометрическое место точек пересечения нагрузочной характеристики со статическими характеристиками (точки 1, 2, 3, 4, 5) дает выходную динамическую характеристику транзистора.

Участок 1-5 динамической характеристики , для которого изменения тока коллектора I_к пропорциональны изменениям тока базы I_б, является рабочим для схемы усилителя.  Снизу рабочая область ограничена областью отсечки, когда I_б = 0. Сверху – областью насыщения транзистора, когда коллекторный переход смещается в прямом направлении и ток I_к перестает изменяться.

Входная  динамическая  характеристика  представляет зависимость  I_б=f (U_бэ)   при R_н = const. Она  строится путем перенесения точек 1, 2, 3, 4 и 5 с выходной динамической характеристики на семейство входных статических характеристик (рис. 2,а). Для каждой из перечисленных точек определяют значения тока базы I_б и напряжения на коллекторе U_кэ. Отмечают эти значения на входных статических характеристиках и соединяют  точки плавной кривой. На рис 2,а она изображена штриховой линией.

Обычно входные статические характеристики, снятые при различных коллекторных напряжениях, расположены очень близко друг к другу. Поэтому приближенные расчеты производят без построения входной динамической характеристики по одной из статических кривых. На рис 2,а видно, что входная динамическая характеристика не линейна. Это является одной из причин искажения  усиливаемого сигнала.