Исследование однокаскадных транзисторных усилителей. Транзистор МП-102. Параметры транзистора, страница 2

f, Гц	Uвых эксп, В	ес, В	Ku0 эксп	20log2(Ku), дБ
16	0,00484	0,217	0,0223	0,0445
32	0,0153	0,216	0,0708	0,1270
64	0,0408	0,218	0,1872	0,3495
128	0,0891	0,216	0,4125	0,8291
256	0,1812	0,215	0,8428	1,7320
512	0,364	0,217	1,6774	3,2885
1020	0,667	0,215	3,1023	5,5472
2050	1,068	0,216	4,9444	8,4921
4100	1,349	0,218	6,1881	11,5971
8190	1,436	0,216	6,6481	13,9467
16300	1,443	0,216	6,6806	15,5810
32500	1,393	0,218	6,3899	16,5519
65000	1,193	0,217	5,4977	16,3374
130000	0,831	0,217	3,8295	14,4885
200000	0,592	0,217	2,7281	12,2129

Выражение для построения теоретической ЛАЧХ имеет вид:

,   где 

Рис 1: Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика каскада

4.4. Измерение входного и выходного сопротивлений усилителя на средних частотах

4.4.1. Полученное теоретическое значение R_{вх теор}= 508,25 Ом. Был выбран измерительный резистор с сопротивлением R_изм = 330 Ом.

e_c = 21,7 мВ; U_вх = 11,9 мВ

= 11,9*10^-3*330/(21,7*10^-3 – 11,9*10^-3) = 400,7 Ом

Отличие экспериментальных данных от теоретических:

∆R_вх = |(R_{вх теор} – R_{вх эксп})/R_{вх теор}|*100% = 26,84%

4.4.2. Полученное теоретическое значение R_{вых теор}= 2000 Ом. Был выбран измерительный резистор с сопротивлением R_изм = 2 кОм.

e_c = 21,7 мВ; U_{вых хх} = 1,69 В; U_{вых Rн} = 0,878 В

= (1,69 – 0,878)*2000/0,878 = 1849,6 В

Отличие экспериментальных данных от теоретических:

∆R_вых = |(R_{вых теор} – R_{вых эксп})/R_{вых теор}|*100% = 8,13%

5. Вывод

·  При исследовании коэффициента усиления схемы на средних частотах была получена близкая к линейной зависимость (рис.1). Разница между экспериментальным и теоретическим коэффициентом усиления оказалась достаточно большой: K_{u0 теор} был равен 94,9, K_{u0 эксп} получился равным 68,33.

Во время проведения работы к K_{u0 теор} было сделано две поправки:

1) после настройки усилителя:

R_{1 теор}= 117 кОм

R_{1 эксп}= 49 кОм

58,23%

12,53

Теоретическое значение K_u на средних частотах после первой поправки:

K_{u теор1} = h₂₁*R_к*R_н/h_11э*(R_к + R_н) = 39,64

После первой поправки различие между теоретическим и экспериментальным коэффициентами усиления увеличилось.

2) после вычисления входного сопротивления усилителя:

R_{вх теор}= 508,25 Ом

R_{вх эксп}= 400,7 Ом

26,84%

400,7

Теоретическое значение K_u на средних частотах после второй поправки:

K_{u теор2} = h₂₁*R_к*R_н/h_11э*(R_к + R_н) = 50,28

После двух поправок: ΔK_u=47% (по сравнению с первоначально посчитанной теоретической)

∆K_u = ((K_uтеор – K_uэксп)/K_uтеор)*100% = ((50,28 – 68,33)/50,28)*100% =35,9%

Допустимая относительная погрешность зависит от погрешности h₂₁, которая может достигать 200%. Таким образом, можно сделать вывод, что полученная погрешность входит в допустимый диапазон.

·  Из графиков теоретической и экспериментальной ЛАЧХ (рис.2) видно, что частотная характеристика транзистора на верхних частотах по форме и наклону достаточно хорошо согласуется с теорией, т.е. характер зависимости и наклон графика, равный 6 дБ/окт сохраняется. На нижних частотах наблюдается некоторый сдвиг практической характеристики, поэтому характер зависимости и соответствующий наклон графика (12 дБ/окт) не сохраняется.

·  На средних частотах для входного и выходного сопротивлений были получены погрешности соответственно 26,84% и 8,13%. Т.о., полученные погрешности входят в допустимый предел.

В целом, полученные экспериментальные зависимости имеют схожую форму с теоретическими, хотя и с достаточно большими отклонениями от них.

Считаем допустимую относительную погрешность для K_u:

R_ном = 10%, сопротивление 3 раза вносит вклад в погрешность.

(max h₂₁ – min h₂₁)/2*((max h₂₁ + min h₂₁)/2) = 50%

допустимая относительная погрешность:

(10%*10% +10%*10%+10%*10%+ 50%*50%)^(0,5) = 53%