Исследование схем усилителя ОЭ в биполярном транзисторе

МИНИСТЕРСТВО ПО РАЗВИТИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

КАРШИНСКИЙ ФИЛИАЛ ТАШКЕНТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
им. МУХАММАДА АЛЬ-ХОРАЗМИ

ФАКУЛЬТЕТ «КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНЖИНИРИНГ»

[pic 1]

ЛАБАРАТОРНАЯ РАБОТА

по предмету: «Электроника и схема 2»

студент группы: ТТ 15-22

          Подготовил:                                    ТТ - 13- 22 (р)  Каюмов Х

Карши-2024

Лабораторная работа № 2

Тема: Исследование схем усилителя ОЭ в биполярном транзисторе.

Цель работы: Изучение принципа работы и исследование характеристик усилительных каскадов напряжения на биполярных транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером

 Теоретические сведения и расчетные формулы Одним из наиболее распространенных усилителей на биполярных транзисторах яв-ляется усилитель с общим эмиттером (ОЭ). В этом усилителе эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей (рисунок 2.1 а составляющие). Источники постоянного тока В полевом транзисторе (ПТ) проводимостью канала управляет электрическое поле, которое создается приложенным к затвору напряжением. Можно сказать, что ток через затвор не течет (RBX больше 1000 МОм) и это наиболее важное преимущество ПТ. Полевые транзисторы бывают двух проводимостей: п - канальные (с проводимостью за счет электронов) и р - канальные (с дырочной проводимостью). Кроме того, затвор может быть изолированным или с р-n -переходом, а основной канал легированным (ПТ обогащенного и обедненного типа). Все это дает большое разнообразие типов ПТ, которые находят широкое применение в качестве силовых ключей (30 А, 600 В), коммутаторов аналоговых сигналов (±10 В), вычислительных устройств с малой потребляемой мощностью (калькуляторы, 10 мВт), ОУ с большим входным сопротивлением и т.д. Анализ выходных характеристик ПТ показывает, что при постоянном напряжении на затворе, ток практически не зависит от напряжения стокисток, т.е. ПТ может использоваться как генератор тока (рисунок 2.1.1 выходные характеристики ПТ VN0106). Рисунок 2.1.1. Характеристика транзистора Схема на полевом транзисторе не столь чувствительна к нестабильности источника питания, однако имеет другой существенный недостаток - практическую невозможность заранее рассчитать выходной ток генератора из-за значительности разброса параметров данных типов полупроводников. Максимальный ток данного типа источника равен начальному току стока при R1=0 (паспортная характеристика), минимальный ограничен падением напряжения на токозадающем резисторе R1. Рисунок 2.1.2. Источник тока на полевом транзисторе Рисунок 2.1.3. Источник тока на полевом токостабилизирующем CRD диоде. Затвор (Gate, G), исток (Source, S) и сток (Drain, D). Специально разработанные полупроводники, называемые токостабилизирующими диодами (CRD - Current Reduction Diodes), в основе которых лежит полевой транзистор с каналом n-типа. Полевые диоды имеют только два вывода и оптимизированы с точки зрения вольтамперных характеристик. При их изготовлении можно достичь нулевого температурного коэффициента, объединяя CRD с резистором, имеющим тот же самый, но противоположного знака температурный коэффициент. Задание Как известно, источник тока можно представить в виде источника напряжения с ЭДС, равной Е, обладающего большим внутренним сопротивлением, удовлетворяющим условию: RВН >> RН. Тогда во всем рабочем диапазоне напряжений на нагрузке, ток в ней будет практически неизменным и равным E/RВН. Неидеальный источник тока может быть реализован на полевом транзисторе по схеме, изображенной на рисунке 2.1.4. Его рабочий диапазон сопротивлений должен быть рассчитан так, чтобы множество рабочих точек находилось на линейном участке стоковых характеристик полевого транзистора. В этом случае изменение сопротивления нагрузки не будет приводить к существенному изменению тока; таким образом, транзистор будет работать в режиме источника тока. Положение рабочей точки в схеме задается при помощи автоматического смещения, реализованного резистором в цепи истока RИ. Кроме смещения, RИ также создает ООС, стабилизируя ток нагрузки. Порядок выполнения работы: 1 Исследование стабилизатора тока на полевом транзисторе. 1.1 Собрать схему в соответствии с рисунком 2.1.4 и вариантом (Таблица 2) 1.2 Изменяя сопротивление нагрузки следует измерять ток стока и напряжение на нагрузке, данные измерений следует занести в таблицу 1, после чего построить внешнюю характеристику источника IС (UН). Рисунок 2.1.4. Стабилизатор тока Данные для построения внешней характеристики Таблица 1 Варианты заданий Таблица 2 № варианта Тип транзистора № варианта Тип транзистора № варианта Тип транзистора 1 NDF9406 6 NF5102 11 NPD5566 2 NDF9407 7 NF5103 12 NPD8301 3 NDF9409 8 NF5301 13 NPD8303 4 NDF9410 9 NPD5564 14 U257 5 NF5101 10 NPD5565 15 U308 Содержание отчета: 1. Цель выполнения работы; 2. Схемы исследованных источников тока; 3. Таблицы с результатами измерений; 4. Построить внешнюю характеристику источника IС (UН). 5. Выводы по результатам экспериментов. Контрольные вопросы 1. Назовите основные параметры и основные области применения источников тока? 2. Чем отличается стабилизатор тока от стабилизатора напряжения? 3. Почему стабилизатор тока выдерживает короткое замыкание на выходе? 4. Каким должно быть выходное сопротивление идеального стабилизатора тока? № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rн, Ом 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 Iс , мА Uси,(Uн) В Лабораторная работа № 2.2 Тема: Исследование дифференциального усилителя Цель работы: исследовать принцип работы дифференциального усилителя. Программное обеспечение: программный пакет Electronics Workbench и Multisim. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Дифференциальный усилитель (ДУ) предназначен для усиления разностного сигнала, то есть, выходное напряжение ДУ пропорционально разности напряжений, поступающих на его входы. Работу УПТ (усилитель постоянного тока) поясняет схема, изображенная на рисунке 2.2.1. Как видно из рисунка 2.2.1, схема УПТ симметрична и представляет собой два одинаковых усилителя, собранных по схеме с ОЭ. Тождественность усилителей обуславливает равенство их выходных напряжений при отсутствии входных сигналов. Таким образом, в отсутствие входных сигналов показания вольтметров pV1 и pV2 равны, а вольтметр pV показывает напряжение, равное нулю. Рисунок 2.2.1. Схема УПТ на постоянном токе При подаче напряжения на один из входов (на рисунке 2.1.1 оно подано на вход VT1) один из транзисторов открывается: ток его коллектора возрастает, а напряжение коллектор – эмиттер снижается (в данном случае это VT1). Это приводит к запиранию другого транзистора (в данном случае, транзистора VT2), поскольку ток через резистор R3 равен сумме токов коллекторов IK1 и IK2. Это доказывает, что напряжение на выходе УПТ будет пропорционально разности входных напряжений. На практике УПТ применяют для устранения помех. Для этого на входы УПТ подают один и тот же сигнал с разностью фаз, равной 180°. Это приводит к тому, что разность входных напряжений приводит к их удвоению, а внесенные в сигналы помехи вычитаются и существенно снижаются по амплитуде. Применение УПТ целесообразно в устройствах приема и обработки информации, где соотношение сигнал/шум должно соответствовать заданным величинам. I. Ход работы 1. Запустить Multisim и собрать схему (рисунок 2.2.2). Рисунок 2.2.2 2. Установить на источниках питания V1 и V2 напряжения 20 мВ и 10 мВ соответственно. Запустить схему. Открыть окно осциллографа. Зарисовать полученные осциллограммы друг под другом (в масштабе). 3. Меняя напряжения на входах V1 (Uвх1) и V2 (Uвх2), проверить, как будет меняться выходное напряжение (