Усилители на биполярных транзисторах

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-nтранзисторы. Однако p-n-pтранзисторы также можно использовать, но тогда нужно изменить полярность рабочего напряжения.

Экспериментальная часть

Задание

Выполнить измерения и определить следующие электрические показатели основных схем усилителей:

• коэффициент усиления по напряжению n_U,
• угол фазового сдвига j,
• входное сопротивление R_ВХ,
• выходное сопротивлениеR_ВЫХ.

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.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите цепь усилителя по схеме с общим эмиттером (рис. 4.5.1) и установите частоту синусоидального напряжения f = 1 кГц и действующее значение напряжения 2 В. Для производства измерений включите виртуальные приборы и осциллограф.

Примечание: К выходу источника переменного тока 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.

• Перерисуйте осциллограммы входного и выходного напряжений на рис. 4.5.2 и укажите масштабы по осям.

Рис. 4.5.1

Масштабы: mt = ... мкс/дел mUвх = ... В/дел mUвых = ... В/дел

Рис. 4.5.2

• Измерьте входное и выходное напряжения, определите угол фазового сдвига этих напряжений jи вычислите коэффициент усиления по напряжению, используя следующее соотношение:

n_U = U_ВЫХ ¤ U_ВХ .

Результаты этих и последующих измерений и вычислений занесите в табл. 4.5.1.

• 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 напряженияU_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. 4.5.3). Конденсатор С₃ в схеме служит для подавления высокочастотных помех. Повторите описанные выше измерения, постройте кривые на графике (рис.4.5.4) и занесите результаты измерений в табл. 4.5.2. При этом R_ДОБ = 10 кОм, а R_Н = 100 Ом.

Рис. 4.5.3

Масштабы: mt = ... мкс/дел mUвх = ... В/дел mUвых = ... В/дел

Рис. 4.5.4

• Наконец, соберите цепь усилителя по схеме с общей базой (рис. 4.5.5). Соблюдайте полярность подключения электролитического конденсатора 10 мкФ.

Повторите измерения, постройте кривые на графике (рис. 4.5.6) и занесите результаты в табл. 4.5.1 (при этом R_ДОБ = 220 Ом, а R_Н = 1 кОм).

Рис. 4.5.5

Масштабы: mt = ... мкс/дел mUвх = ... В/дел mUвых = ... В/дел

Рис. 4.5.6

Таблица 4.5.1

Вопрос 1:Какой из трех усилителей имеет инвертирующий эффект?

Ответ:...............................

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

Ответ:...............................

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

Ответ:...............................