Порядок выполнения эксперимента. Исследование усилителей на биполярных и полевых транзисторах

Лабораторная работа №2

Исследование усилителей на биполярных и полевых транзисторах

Цель работы

С помощью осциллографа и мультиметра выполнить измерения и определить следующие электрические показатели основных схем усилителей:

· коэффициент усиления по напряжению K_U,

· входное сопротивление R_ВХ,

· выходное сопротивление R_ВЫХ.

Краткая теория и общие сведения

Транзисторы используются как управляющие элементы в усилительных цепях. По названию того электрода транзистора, который используется как общая точка для напряжений входного и выходного сигналов, различают три основные схемы усилителей на биполярных транзисторах:

· с общим эмиттером (ОЭ),

· с общим коллектором (ОК),

· с общей базой (ОБ).

В наиболее распространенных схемах усилителей используются n-p-n транзисторы. Однако p-n-p транзисторы также можно использовать, но тогда нужно изменить полярность рабочего напряжения.

Усилители используются для усиления напряжения переменного тока. Конденсаторы С₁, С₂ установлены для развязывания рабочего и управляющего напряжений, делитель напряжения 100 кОм/100 Ом – для удобства регулирования и измерения малых значений входного напряжения.

Полевые транзисторы могут быть использованы как управляющие элементы в различных усилительных цепях. По названию того электрода транзистора, который используется как общая точка для напряжений входного и выходного сигналов, различают три основные схемы усилителей на полевых транзисторах:

· с общим истоком (ОИ),

· с общим стоком (ОС),

· с общим затвором (ОЗ).

Усилители используются для усиления напряжения переменного тока.

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь усилителя по схеме с общим эмиттером (рис. 1). Установите частоту синусоидального напряжения f = 1 кГц и действующее значение напря­жения 2 В. Для производства измерений используйте мультиметр и осциллограф.

Примечание: К выходу источника подключен делитель напряжения (1 кОм/100 Ом ), чтобы обеспечить более точную регулировку и измерение входного напряжения. Это означает, что при напряжении источника U = 2 В на входе усилителя будет напряжение U_ВЫХ = 0, 2 В.

Рис. 1

· Измерьте входное и выходное напряжения и вычислите коэффициент усиления по напряжению, используя следующее соотношение:

K_U = U_ВЫХ ¤ U_ВХ .

Результаты этих и последующих измерений и вычислений занесите в табл. 1.

· Далее определите входное сопротивление усилителя R_ВХ. Для этого включите последовательно во входную цепь усилителя (точка А) резистор R_ДОБ = 1 кОм. Это вызовет снижение выходного напряжения U_ВЫХ усилителя от U₁ до U₂. Тогда входное сопротивление R_ВХ можно рассчитать следующим образом:

R_ВХ = R_ДОБ / (U₁ ¤ U₂ — 1).

· Теперь определите выходное сопротивление R_ВЫХ. Для этого включите нагрузочный резистор R_Н = 1 кОм параллельно выходу усилителя (точки С -0). Это также вызовет снижение выходного напряжения усилителя от U₁ до U₂. Выходное сопротивление можно вычислить, используя соотношение:

R_ВЫХ = R_Н (U₁ ¤ U₂ - 1).

· Соберите цепь усилителя по схеме с общим коллектором (рис. 2). Конденсатор С₃ в схеме служит для подавления высокочастотных помех. Занесите результаты измерений в табл. 1. При этом R_ДОБ = 10 кОм, а R_Н = 100 Ом.

Рис. 2

· Соберите цепь усилителя по схеме с общей базой (рис. 3). Соблюдайте полярность подключения электролитического конденсатора 10 мкФ.

Повторите измерения и занесите результаты в табл. 1 (при этом R_ДОБ = 220 Ом, а R_Н = 1 кОм).

Рис. 3

Таблица 1

· Соберите цепь усилителя по схеме с общим истоком (рис. 4). При этом не перепутайте полярность подключения электролитического конденсатора С₃, который служит для исключения отрицательной обратной связи для переменного напряжения.

Рис. 4

· Установите частоту синусоидального напряжения 1 кГц и действующее значение 200…300 мВ.

· Используя потенциометр R_П, настройте рабочую точку транзистора так, чтобы напряжение на выходе усилителя было наименее искаженным.

· Измерьте входное U_ВХ и выходное U_ВЫХ напряжения, используя мультиметр и осциллограф. Вычислите коэффициент усиления по напряжению, используя следующее соотношение:

K_U = U_ВЫХ ¤ U_ВХ.

· Далее определите входное сопротивление усилителя R_ВХ. Для этого включите последовательно во входную цепь усилителя (точка А) резистор R_ДОБ = 10 кОм. Это вызовет снижение выходного напряжения усилителя от U₁ до U₂. Тогда входное сопротивление R_ВХ можно рассчитать следующим образом:

R_ВХ = R_ДОБ / (U₁ ¤ U₂ - 1).

· Теперь определите выходное сопротивление R_ВЫХ. Для этого включите нагрузочный резистор R_Н = 10 кОм параллельно выходу усилителя (точки С - 0). Это также вызовет снижение выходного напряжения усилителя от U₁ до U₂. Выходное сопротивление можно вычислить, используя соотношение:

R_ВЫХ = R_Н (U₁ ¤ U₂ - 1).

· Занесите результаты в табл. 2.

· Соберите цепь усилителя по схеме с общим стоком (рис. 5). Установите действующее значение напряжения на входе 2…3 В и потенциометром R_П настройте рабочую точку транзистора по условию минимального искажения сигнала. Занесите результаты измерений в табл. 2. При этом R_ДОБ = 47 кОм, а R_Н = 10 кОм.

Рис. 5

· Соберите цепь усилителя по схеме с общим затвором (рис. 6). Отрегулируйте входное напряжение так, чтобы на входе усилителя было U_ВЫХ = 2…3 В, а потенциометром R_П добейтесь минимальных искажений этого напряжения. Повторите измерения, постройте кривые на графике (рис. 6.6) и занесите результаты в табл. 6.1. При этом R_ДОБ = 1 кОм, а R_Н = 47 кОм.

· Таблица 2

Рис. 6

Контрольные вопросы

1. Какие из шести рассмотренных усилителей имеют инвертирующий эффект?

2. В каких задачах свойства усилителя с общим коллектором имеют особое применение?

3. В каких отношениях усилитель с общей базой отличается от усилителя с общим эмиттером?

4. Почему усилитель с общим стоком не имеет такой же значимости, что иусилитель с общим коллектором на биполярном транзисторе?

5. В каких отношениях усилитель с общим затвором отличается от усилителя с общим истоком?