Исследование транзисторного усилителя на БПТ с резистивной нагрузкой

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Кафедра комплексной информационной безопасности

электронно-вычислительных систем

ОТЧЕТ

по лабораторной работе

тема: «Исследование транзисторного усилителя на БПТ с резистивной нагрузкой»

по дисциплине  «Электроника и схемотехника»

Томск 2017

1 Введение

1. Целью работы является:

Изучение и освоение приёмов установки и настройки режима питания, измерения параметров линейных каскадов резистивно-ёмкостных усилителей переменного тока на биполярном транзисторе.

2. Задание

1. Выполните расчёт элементов задания положения рабочей точки усилительного резистивно-ёмкостного каскада на биполярном транзисторе.
2. Экспериментально проверьте соответствие расчётным значениям и установите рабочую точку на характеристиках биполярного транзистора.
3. Выполните расчёт коэффициента передачи по напряжению, входного и выходного сопротивления каскада по выбранным для задания режима значениям элементов схемы.
4. Экспериментально проверьте соответствие параметров усилительного каскада расчётным значениям.
5. Варианты заданий к выполнению работы различаются:

• положением рабочей точки на характеристиках по выходному току;
• применением приборов с различием параметра усиления;
• применением разных напряжений источника питания каскада.

Для каскада усилителя на биполярном транзисторе параметры индивидуальных вариантов приведены в Таблице 3.1. Вариант 11

Ik = 4mA     В = 60    E (В) = 15B   fn = 100 Гц   Rс=600 Ом   Rn=2 Rk

2 Ход работы

2.1 Расчет элементов задания приложения рабочей точки усилительного резистивно – ёмкостного каскада на биполярном транзисторе.

Iб = Ik/B = 4mA/60 = (4*10^-3)/60 = 0.000067=67*10^-4 A =    67 mkA

Iэ = Ik + Iб = 4 mA + 67mkA = 4.67 mA = 0.004067 = 4.067   mA

Uэ = 0.1 E = 1.5 B

Uб = Uэ + Uбэ = 1.5+0.6 = 2.1 В                При Uбэ = 0.6 В

Uнас = 1.5 В

Так как Rэ = Uэ/Iэ = 1.5/0.004 = 375Ом

Из уравнения Ib = (E- Uбэ)/(Rб + Rэ(В+1))

Rb = Ub/Ib = 2.1/(0.000067)=31343,2836 Om

Так как при проходе тока через ток базы  транзистор, током базы можно пренебречь в таком случае будет I0 = Iэ=0.004067A

Rk= (Е-U0)/ I0 - RЭ , тогда  чтобы найти U0  воспользуемся формулой:        

U0= Uнас+(Е - Uнас)/2  = 8.25 В

Rk = 1284 Ом

По формуле Rн = 2*Rk = 2568 Ом

Rис = 600 Ом

Так как   Ikmax = 0.9*I0+I0 =  0.00772A

              Ikmin = I0 – 0.9*I0 = 0.00040A

Тогда         

U+отс ≤ U0 + RН*(I0 -Iкмин) =                    U+отс <= 17.66
U-отс ≥ U0 – RН*( Iкмах -I0)> Uнас,,                U-отс >= -1.13 >Uнас

h11Э=rб+(25/Iэ) (В+1)=800 Ом

При h22э = 10 микросименс. G = 1/R Чтобы перевести микросименс в Ом         R = 1/G.   h22э(R) = 1/10*10^-6= 100000 Ом

Входное сопротивление каскада (входная цепь каскада со стороны источника сигнала)

Rвх= RБ h11Э  / (RБ+ h11Э)

Rвх = 31343*800 / (31343+800)= 780 Ом

R вых= [(RК/h22Э) / (RК+1/h22Э)]|| RН ,

R вых = [1284/10^5]/[1284+1/10^5] = 0.0000099=0.000001 Ом

Коэффициент усиления по напряжению

KU0 = Uвых/Uвх ≈ - Rн ۰ В/ h11Э.

KU0 = 2568 * 60/800 = 192.6 

Коэффициент усиления каскада по току с учетом шунтирующего действия Rб.

KI0 = Iвых/Iвх ≈ (Uвых/ RН)/(Uвх/ Rвх)= KU0 Rвх/ Rн.

KIO = (192.6*780.088)/(2568)=58.5066

Сквозной коэффициент усиления напряжения
KUС= Uвых /Ес = Kвхо۰ KU0 ۰ K выхо,
Kвхо= Rвх/(Rвх+ Rc), K выхo=1.

Kвхо = 780.088 / (780.088 + 600) = 0.5652

KUC = 0.5652 * 192.6 * 1 = 108.857

Чтобы найти емкости конденсаторов воспользуемся формулами:

Конденсатор входной