ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.03.2024
Просмотров: 26
Скачиваний: 0
Министерство образования и науки Украины Сумский государственный университет
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ "АНАЛОГОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА" для студентов специальностей:
6.090803 "Электронные системы",
6.090802 "Электронные приборы и устройства",
6.090804 "Физическая и биомедицинская электроника" всех форм обучения
Часть 2
Сумы Издательство СумГУ 2012
Методические указания для выполнения курсовой работы по теме "Расчет усилителя низкой частоты " по дисциплине «Аналоговая схемотехника»./ Составители: В.В. Гриненко, – Сумы: Изд-во СумГУ, 2012. – 75 с.
Кафедра Электроники и компьютерной техники
3 |
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ..................................................... |
4 |
Задание рабочей точки в транзисторном каскаде.......................... |
4 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ................................................... |
22 |
Характеристики операционного усилителя ................................. |
22 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 ................................................... |
29 |
Исследование неинвертирующего и инвертирующего |
|
усилителей....................................................................................... |
29 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 ................................................... |
35 |
Исследование компараторов.......................................................... |
35 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 ................................................... |
47 |
Суммирование напряжений в схемах на ОУ ............................... |
47 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 ................................................... |
51 |
Дифференцирующие и интегрирующие схемы на основе ОУ.. |
51 |
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................... |
59 |
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Задание рабочей точки в транзисторном каскаде
Цель:
1.Построение нагрузочной линии транзисторного каскада.
2.Задание рабочей точки транзисторного каскада.
3.Исследование параметров рабочей точки транзистора.
4.Определение статического коэффициента передачи транзистора по экспериментальным данным.
1.Краткие сведения из теории
Задание тока базы с помощью одного резистора.
Схема транзисторного каскада с общим эмиттером представлена на рисунке 1. Режим, в котором работает каскад, можно определить, построив его нагрузочную линию на выходной характеристике транзистора.
+Ek
RБ Rк
VT1
Рисунок 1 – Схема транзисторного каскада с общим эмиттером с зданием тока базы с помощью одного резистора
В режиме усиления ток коллектора описывается уравнением нагрузочной прямой:
I |
|
EK UКЭ |
. |
K |
|
||
|
RK |
||
|
|
||
Рабочая точка в статическом режиме задается током базы и напряжением на коллекторе. Она определяется точкой пересечения нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. Базовый ток транзистора определяется как ток через сопротивление в цепи базы RБ (см. рис. 1):
I |
|
|
EK UБЭ0 |
. |
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
RБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ток коллектора вычисляется по формуле: |
|||||||||
IK |
|
IБ . |
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение коллектор-эмиттер определяется из уравнения |
|||||||||
нагрузочной прямой: |
|
|
|
|
|||||
UКЭ |
|
EK |
IK RK . |
|
|
|
|||
В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает |
|||||||||
на резисторе RK |
падения напряжения. Следовательно, напряже- |
||||||||
ние UКЭ |
максимально и равно напряжению источника питания |
||||||||
EK . Ток коллектора с учетом тепловых токов определяется из |
|||||||||
следующего выражения: |
|
|
|
||||||
IK |
|
IKЭ0 |
IБ |
( |
1)IKБ0 |
IБ |
( IБ IKБ0 ) , |
||
где |
|
IKЭ0 ,IKБ0 |
– |
обратные |
токи |
переходов коллектор- |
|||
эмиттер и коллектор-база соответственно.
Коэффициент нестабильности тока коллектора ( S ) из-за влияния тепловых токов в схеме определяется как:
S |
dIK |
1 |
. |
|
dIKБ0 |
||||
|
|
|
Как следует из этого выражения, при рассматриваемом способе задания тока базы коэффициент нестабильности зависит от статического коэффициента передачи, который для транзисторов одного и того же типа может сильно различаться.
Задание тока базы с помощью делителя напряжения.
Схема задания тока базы транзистора с помощью делителя напряжения в каскаде с общим эмиттером представлена на рисунке 2.
+Ek
R1 Rк
VT1
R2 Rэ
Рисунок 2 – Схема транзисторного каскада с общим эмиттером с зданием тока базы с помощью делителя напряжения
Расчет каскада в усилительном режиме.
Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой:
I |
|
EK |
UКЭ UЭ |
, |
K |
|
|||
|
RK |
|||
|
|
|
||
где UЭ |
IЭ RЭ , IЭ – ток эмиттера. |
|||
Ток базы определяется из выражения:
IБ IK .
Ток коллектора связан с током эмиттера следующим выражением:
IK IЭ IБ .
Напряжение на базе транзистора равно:
UБ IЭ RЭ UБЭ0 .
Далее рассчитываются сопротивления R1 и R2 делителя
напряжения.
Рабочая точка определяется пересечением нагрузочной прямой и выходной характеристики транзистора. При известных значениях сопротивлений R1 и R2 ток базы транзистора равен:
I |
|
|
UБ |
|
|
UБЭ0 |
, |
|
|||||
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
RЭКВ |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где U Б - напряжение на базе транзистора. Если RЭ R2 , |
|||||||||||||
то: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UБ |
|
EK |
|
|
R2 |
|
|
|
|
, |
|||
|
|
R |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
||
R |
|
|
|
R1 |
R2 |
. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ЭКВ |
|
|
R1 |
R2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ток эмиттера определяется по падению напряжения на со- |
|||||||||||||
противлении |
|
RЭ |
в цепи эмиттера и вычисляется как разность |
||||||||||
потенциалов U Б |
и UБЭ0 : |
||||||||||||
I |
|
UБ |
|
|
UБЭ0 |
. |
|||||||
Э |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
RЭ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Значение напряжения коллектор-эмиттер UКЭ вычисляется |
|||||||||||||
по закону Кирхгофа: |
|
|
|||||||||||
UКЭ |
|
EK |
IK RK IЭ RЭ . |
||||||||||
Коэффициент нестабильности тока коллектора ( S ) из-за влияния тепловых токов в схеме при условии, что UЭ UБЭ0 определяется как:
S |
dIK |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
RБ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
dIКБ0 |
|
|
1 |
|
RЭ /( RЭ RБ ) |
|
RЭ |
|||
где R |
|
|
R1 |
R2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Б |
R2 |
R1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Как следует из этого выражения, при данном способе задания тока базы коэффициент нестабильности определяется элементами схемы и практически не зависит от характеристик транзистора, что улучшает стабильность рабочей точки.
Задание тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера.
Схема задания тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера в каскаде с общим эмиттером представлена на рисунке 3.
+Ek
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
RБ |
VT1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- |
|
|
|
|
Eэ |
||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3 – Схема транзисторного каскада с общим эмиттером с зданием тока базы с помощью дополнительного источника в цепи эмиттера
Ток коллектора в усилительном режиме описывается уравнением нагрузочной прямой:
I |
|
EK EЭ IЭ RЭ |
. |
K |
|
||
|
RK |
||
|
|
||
Напряжение на базе транзистора U Б определяется из следующего выражения:
UБ IЭ RЭ EЭ UБЭ0 .
Это же напряжение равно падению напряжения на резисторе RБ :
UБ IБ RБ .
Ток эмиттера вычисляется по падению напряжения на сопротивлении RЭ :
I |
Э |
UЭ EЭ |
UБ UБЭ0 EЭ . |
||
|
R Э |
|
RЭ |
|
|
|
|
|
|||
Напряжение U Б имеет отрицательное значение.
Ток коллектора связан с током эмиттера следующим выражением:
IK IЭ IБ IЭ .
Значение напряжения коллектор-эмиттер вычисляется из закона Кирхгоффа для напряжений:
UКЭ EK EЭ IK RK IЭ RЭ .
Коэффициент нестабильности тока коллектора ( S ) определяется как:
S |
dIK |
|
|
1 |
. |
dIKБ0 1 |
RЭ /( RЭ RБ ) |
||||
Рассматриваемая схема характеризуется таким же коэффициентом нестабильности, как и предыдущая.