Исследование усилительных каскадов на биполярных транзисторах

Электроника и микропроцессорная техника

 

Лабораторная работа № 1

 

Исследование усилительных каскадов на биполярных транзисторах

 

Цель работы – Изучение работы усилительных каскадов на биполярных транзисторах, определение основных параметров.

 

Подготовка к работе

Запустить программу Electronics Workbench (ярлык на рабочем столе).

 

Рабочее задание

 

1. Исследование усилителя  с общим эмиттером

 

1.1. Создать модель транзистора в соответствии с вариантом задания таблицы 1.

 

Для этого:

- на инструментальной  панели щелкните кнопку с изображением транзистора;

- на раскрывшейся панели  выберите кнопку транзистора  типа p-n-p;

- перетащите транзистор  мышкой на рабочую область  окна программы (рис.1).

 

Рис.1

 

Щелкните два раза мышкой на изображении транзистора. Появится окно NPN Transistor Properties (рис.2).

 

Рис.2.

В разделе Library выбрать default, в разделе Model – тип транзистора ideal. Щелкнуть последовательно кнопки Copy и Paste, записать латинскими буквами в появившемся окне тип транзистора в соответствии с вариантом задания и нажать кнопку ОК. В результате в разделе Model добавится новый тип транзистора. Для корректировки его параметров нажать кнопку Edit и в соответствии с таблицей 1 установить значения параметров:

-  Forward current gain coefficient [BF] (коэффициент усиления β);

-  Base ohmic resistance [RB] (сопротивление базы Rб);

-  Emiter ohmic resistance [RE] (сопротивление эмиттера Rэ);

- Collector ohmic resistance [RC] (сопротивление коллектора Rк)

Значения других параметров оставить без изменения.

 

Таблица 1

 

№ варианта	Обозначе-ние тран-зистора	Тип транзистора	β(BF)	Rб , Ом(RB)	Rэ , Ом (RЕ)	Rк , Ом (RС)
1	VТ1	КТ315Б	60	5	2	1
2	VТ1	КТ3102Ж	100	3	1	0,6
3	VТ1	КТ315Г	60	5	2	1
4	VТ1	КТ3102А	100	3	1	0,6
5	VТ1	КТ3102Д	200	3	1	0,6
6	VТ1	КТ315Е	50	5	2	1
7	VТ1	КТ3102А	100	3	1	0,6
8	VТ1	КТ503Б	80	2,5	1,2	0,5
10	VТ1	КТ503Г	80	2,5	1,2	0,5
11	VТ1	КТ503Д	40	2,5	1,2	0,5
12	VТ1	КТ503Е	40	2,5	1,2	0,5
13	VТ1	КТ3102А	100	3	1	0,6
14	VТ1	КТ3102Б	200	3	1	0,6
15	VТ1	КТ3102В	200	3	1	0,6
16	VТ1	КТ503Б	80	2,5	1,2	0,5
17	VТ1	КТ3102А	100	3	1	0,6
18	VТ1	КТ3102В	200	3	1	0,6
19	VТ1	КТ503Г	80	2,5	1,2	0,5
20	VТ1	КТ315А	30	5	2	1
21	VТ1	КТ3102А	100	3	1	0,6
22	VТ1	КТ503Е	40	2,5	1,2	0,5
23	VТ1	КТ315Б	60	5	2	1
24	VТ1	КТ3102Б	200	3	1	0,6

 

1.2. Для исследования схемы усилительного каскада ОЭ собрать схему в соответствии с рисунком 3.

1.3. Установить значения сопротивлений резисторов, емкости конденсаторов и напряжение источника питания для схемы рисунка 3 в соответствии с таблицей 2.

Для установки нужных номиналов нужно щелкнуть правой кнопкой мыши на изображении элемента и в открывшемся окне (рис.4) на вкладке Label ввести условное обозначение элемента, а на вкладке Value его номинал.

Вольтметр V1 и амперметр А1 настроить для измерения постоянного тока (DC), а V2 – переменного (AC).

Рис.3

 

Таблица 2

 

Вариант	Е, В	R2, кОм	Rэ, Ом	Rк, кОм	Rн, кОм	C1,2 мкФ	Сэ, мкФ
1	9	1,6	180	3,3	3	33	33
2	10	2,2	180	3,6	3	33	33
3	12	2,7	200	3,9	3	22	22
4	15	3,0	150	4,3	3	22	33
5	9	1.8	200	3,6	3	33	22
6	10	2,0	180	3,9	3	33	33
7	12	2,2	270	4,3	3	33	22
8	15	2,4	180	4,7	3	22	33
9	9	2,2	240	3,3	3	33	22
10	10	2,4	180	3,6	3	22	33
11	12	3,0	270	3,9	3	22	22
12	15	2,7	300	4,3	3	22	22
13	9	2,0	220	3,6	3	33	22
14	10	3,0	200	3,9	3	22	22
15	12	2,7	300	4,3	3	22	33
16	15	3,0	330	4,7	3	22	22
17	9	2,2	180	3,9	3	33	33
18	10	2,4	240	4,3	3	22	22
19	12	3,0	300	4,7	3	22	33
20	15	3,6	360	5,1	3	22	33
21	9	2,2	220	3,3	3	33	22
22	10	2,4	200	3,6	3	22	33
23	12	2,7	300	3,9	3	22	22
24	15	3,0	330	4,3	3	22	22

 

 

Рис.4

 

1.4. Подобрать опытным путем сопротивление делителя R1, исходя из необходимости обеспечить напряжение UКЭ равным Е/2.

1.5. Для определения коэффициента усиления каскада ОЭ на вход каскада подать с функционального генератора синусоидальное напряжение Uвх = 0,1 В частотой f = 1 кГц. Измерить выходное напряжение Uвых на нагрузочном резисторе Rн .

Рассчитать коэффициент усиления каскада ОЭ по напряжению.

1.6 Определить изменение тока коллектора транзистора от вариации коэффициента усиления в диапазоне (β±30%) при Uвх =0 В. Результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3

β	0,7β	0,8β	0,9β	β 1,1β	1,2β	1,3β
Iк , мА

 

1.7. Исследовать зависимость изменения тока коллектора транзистора от изменения температуры от -20 до +60°С при Uвх = 0В.

Для установки температуры открыть пункт меню Analysis/ Analysis Options/Global и установить требуемое значение рабочей температуры (параметр Simulation Temperature (TEMP)).

Результаты занести в таблицу 4.

Таблица 4

Т, °С	-20	-10	0	10	20	30	40	50	60
Iк , мА

 

 

2. Исследование усилительного  каскада с общим коллектором

 

2.1. Для исследования усилительного каскада ОК собрать схему в соответствии с рисунком 5.

Рис.5

 

2.2. Установить значения сопротивлений резисторов, емкости конденсаторов и напряжение источника питания для схемы рисунка 5 в соответствии с таблицей 5.

 

Таблица 5

№ варианта	Е,В	R2,кОм	Rэ,кОм	Rн,кОм	С1,мкФ	С2,мкФ
1	9	1,6	0,82	3	33	33
2	10	2,2	0,91	3	33	33
3	12	2,7	0,68	3	22	22
4	15	3,0	1,0	3	22	33
5	9	1.8	0,82	3	33	22
6	10	2,0	0,91	3	33	33
7	12	2,2	0,68	3	33	22
8	15	2,4	1,0	3	22	33
9	9	2,2	0,82	3	33	22
10	10	2,4	0,91	3	22	33
11	12	3,0	0,68	3	22	22
12	15	2,7	1,0	3	22	22
13	9	2,0	0,82	3	33	22
14	10	3,0	0,91	3	22	22
15	12	2,7	0,68	3	22	33
16	15	3,0	1,0	3	22	22
17	9	2,2	0,82	3	33	33
18	10	2,4	0,91	3	22	22
19	12	3,0	0,68	3	22	33
20	15	3,6	1,0	3	22	33
21	9	2,2	0,82	3	33	33
22	10	2,4	0,91	3	22	22
23	12	3,0	0,68	3	22	33
24	15	2,7	1,0	3	22	33

 

 

2.3. Подобрать опытным путем сопротивление делителя R1, исходя из необходимости обеспечить напряжение UЭ равным Е/2.

2.4 Для определения коэффициента усиления каскада ОК на вход каскада подать с функционального генератора синусоидальное напряжение Uвх = 1В частотой f = 1 кГц. Измерить выходное напряжение Uвых на нагрузочном резисторе Rн .

Рассчитать коэффициент передачи каскада ОК по напряжению.

2.5. Определить изменение тока коллектора транзистора от вариации коэффициента усиления в диапазоне (β±30%) при Uвх =0 В. Результаты занести в таблицу 6.

Таблица 6

β	0,7β	0,8β	0,9β	β 1,1β	1,2β	1,3β
Iк , мА

 

2.6. Исследовать зависимость изменения тока коллектора транзистора от изменения температуры от -20 до +60°С при Uвх = 0В.

Для установки температуры открыть пункт меню Analysis/ Analysis Options/Global и установить требуемое значение рабочей температуры (параметр Simulation Temperature (TEMP)).

Результаты занести в таблицу 7.

Таблица 7

Т, °С	-20	-10	0	10	20	30	40	50	60
Iк , мА

 

3. Требования к оформлению отчета.

 

Отчет должен быть выполнен в редакторе Word. Файл сохраняется в рабочей папке с именем Отчет_1_[Фамилия] и копируется на диск обмена в папку лабораторных работ (Электроника и МП техника) для передачи преподавателю для контроля.

Отчет должен содержать:

- заголовок работы;

- список членов бригады;

- содержание работы;

- схемы, таблицы и/или  графики экспериментальных данных;

- объяснение полученных  результатов и/или выводы по  каждому пункту задания.