Промэлектроника. Учебный стенд Э-1 Усилительные каскады на транзисторах

Лабораторный стенд "Промэлектроника. Усилительные каскады" предназначен:

• для изучения RC-усилителей с ОЭ и ОК, используя биполярный транзистор;
• для экспериментального определения основных характеристик и параметров усилительного каскада (ОИ), выполненного на полевом (МОП) транзисторе со встроенным каналом.

Необходимые измерительные приборы: генератор синусоидальных колебаний (0-3 МГц), 2-х канальный цифровой осциллограф.

Схема учебного стенда позволяет изучить  RC-усилители с ОЭ и ОК. Переключение с одной схемы на другую осуществляется с помощью переключателей S2, S3, S4. С помощью переключателя S5 можно включать и выключать нагрузку (R6), что позволит измерить выходное   сопротивление.  Входное сопротивление усилителя можно измерить косвенно (через токи и напряжения на R1)  с помощью переключателя S1 (нижнее состояние всех переключателей- «выключено»). Можно также измерить (по точкам) амплитудно-частотные, фазочастотные и амплитудные  характеристики усилителей.

Входной сигнал (с генератора синусоидальных колебаний) подается на гнезда X1, X2; измерительные приборы (каналы осциллографа) подключаются к гнездам X3 – X5. Переменный резистор R3 служит для задания (изменения) режима работы каскада по постоянному току. Положение всех переключателей на схемах – в начальном выключенном состоянии.

Необходимые измерительные приборы: генератор синусоидальных колебаний   (0-3 МГц), 2-х канальный цифровой осциллограф.

Рисунок 1.1. Схема лабораторного макета усилительного каскада на биполярном транзисторе

1.2.  Исследование усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме ОЭ

Положение переключателей (тумблеров) задающее конфигурацию схемы «ОЭ» (рисунок 1.1): S2 –ВКЛ, S3 – ВКЛ, S4 –ВКЛ. При этом изучается RC-усилитель с ОЭ с цепочкой термостабилизации по постоянному току в цепи эмиттера. Режим работы каскада по постоянному току задается с помощью переменного резистора R3 по признаку отсутствия ограничения амплитуды Uвых.

     Перечень экспериментально определяемых характеристик и параметров усилительного каскада:

а) Амплитудная характеристика (АХ) каскада –

    Uвых =F(Uвх)|_{f=1кГц ,}  где   Uвых, Uвх -амплитуды напряжений на выходе и входе ;

б) Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) каскада –

     Uвых =F(fвх)|_{Uвх≈Uвх.max/2};

в) Коэффициент усиления каскада по напряжению –

     Ku=Uвых/Uвх)|_f=1кГц;

г) Коэффициент усиления каскада по току –

     Ki = Iвых / Iвх)|_f=1кГц;

Примеч. Величины Iвх и Iвых определить косвенно – по падению напряжений, соответственно, на резисторах R1 и  R6.

д) Входное сопротивление каскада –

     Rвх = dUвх/dIвх)|_{Rн=const, f=1кГц} ≈ ΔUвх/ΔIвх (измеряется при разомкнутом S1);

Для малых сигналов ΔUвх равен амплитуде U_ВХ и ΔIвх равен I_ВХ,  то есть     Rвх= U_ВХ/I_ВХ. 

Для каскада ОЭ   ,             , при этом U_R1 – падение напряжения на R1. U_вх измеряется на электродах эмиттер-база.

е)  Выходное сопротивление каскада

 Rвых=dUвых/dIвых)|_{Uвх=const,f=1кГц} ≈ ΔUвых/ΔIвых≈Uвых/Iвых=

 = (Uвых1–Uвых2)/(Iвых1 – Iвых2).

Примеч. Величины Iвых1 и Iвых2 определить косвенно – по падению напряжения на резисторе R6 (при замкнутом и разомкнутом положении переключателя S5).

Если при выключенной нагрузке R6 напряжение на коллекторе  (схема ОЭ) равно U_ВЫХ1,   а ток при этом  Iвых1=0,  R_Н =R6,    а    напряжение на коллекторе при включенной нагрузке равно  Uвых2

1.3. Исследование усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном по схеме ОК

Положение переключателей (тумблеров) задающее конфигурацию схемы «ОК» (рисунок 1.1): S2 –ВЫКЛ, S3 – ВЫКЛ,    S4 – ВЫКЛ.    Режим работы каскада по постоянному току задается с помощью переменного резистора R3 по признаку отсутствия ограничения амплитуды Uвых.

Перечень экспериментально определяемых характеристик и параметров усилительного каскада:

а) Амплитудная характеристика (АХ) каскада –

    Uвых=F(Uвх)|_f=1кГц;

б) Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) каскада –

     Uвых=F(fвх)|_{Uвх≈Uвх.max/2};

в) Коэффициент усиления каскада по напряжению –

     Ku=Uвых/Uвх)|_f=1кГц;

г) Коэффициент усиления каскада по току –

     Ki = Iвых / Iвх)|_f=1кГц.

Примеч. Величины Iвх и Iвых определить косвенно – по падению напряжений, соответственно, на резисторах  R1 и резисторе R6.

д) Входное сопротивление каскада (методика определения такая же, как в схеме ОЭ, только выход– на эмиттере) -

Rвх = dUвх/dIвх)|_{Rн=const, f=1кГц} ≈ ΔUвх/ΔIвх = (Uвх1–Uвх2)/(Iвх1–Iвх2);

Примеч. Величины Iвх1 и Iвх2 определить косвенно – по падению напряжения на резисторе R1 (при замкнутом и разомкнутом положении переключателя S1).

е) Выходное сопротивление каскада –

   Rвых=dUвых/dIвых)|_{Uвх=const,f=1кГц} ≈ ΔUвых/ΔIвых=

    = (Uвых1–Uвых2)/(Iвых1 – Iвых2).

Примеч. Величины Iвых1 и Iвых2 определить косвенно – по падению напряжения на резисторе R6 (при замкнутом и разомкнутом положении переключателя S5). 

1.4.  Схема лабораторного макета усилительного каскада на полевом транзисторе

       Схема лабораторного макета представлена на рисунке 1.2. Данный макет предназначен для экспериментального определения основных характеристик и параметров усилительного каскада (ОИ), выполненного на полевом (МОП) транзисторе   со встроенным каналом. Исходное смещение  создается с помощью   R2  и   R3. С помощью переключателей S1 и S2 можно, как и в предыдущей схеме, измерить входные и выходные сопротивления. Измеряются амплитудно-частотные, и амплитудные  характеристики усилителя, коэффициенты передачи по току и напряжению.

Необходимые измерительные приборы: генератор синусоидальных колебаний   (0-3 МГц), 2-х канальный цифровой осциллограф.

Рисунок 1.2. Схема лабораторного макета усилительного каскада на полевом транзисторе 

1.5. Исследование усилительного каскада на полевом транзисторе, включенном по схеме ОИ

Перечень экспериментально определяемых характеристик и параметров усилительного каскада:

а) Амплитудная характеристика (АХ) каскада –

    Uвых=F(Uвх)|_f=1кГц;

б) Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) каскада –

     Uвых=F(fвх)|_{Uвх≈Uвх.max/2};

в) Коэффициент усиления каскада по напряжению –

     Ku=Uвых/Uвх)|_f=1кГц;

г) Коэффициент усиления каскада по току –

     Ki = Iвых / Iвх)|_f=1кГц.

Примеч. Величины Iвх и Iвых определить косвенно – по падению напряжений, соответственно, на резисторах R1 и  R5.

д) Входное сопротивление каскада –

     Rвх. = dUвх./dIвх.)|_{Rн=const, f=1кГц} ≈ ΔUвх/ΔIвх = (Uвх1–Uвх2)/(Iвх1–Iвх2).

Примеч. Величины Iвх1 и Iвх2 определить косвенно – по падению напряжения на резисторе R1 (при замкнутом и разомкнутом положении переключателя S1).

е) Выходное сопротивление каскада –

    Rвых.=dUвых./dIвых)|_{Uвх=const,f=1кГц} ≈ ΔUвых./ΔIвых.=

    = (Uвых1–Uвых2)/(Iвых1 – Iвых2).

Примеч. Величины Iвых1 и Iвых2 определить косвенно – по падению напряжения на резисторе R5 (при разомкнутом и  замкнутом  положении переключателя S2).