Исследование усилительного каскада с общим эмиттером на биполярном транзисторе

 

Алтайский Государственный Технический Университет

им. И.И. Ползунова 
 
 
 
 

Отчёт по дисциплине «Электротехника»

Лабораторная  работа №3

«Исследование усилительного каскада с общим  эмиттером на биполярном транзисторе» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

ст. гр. ПОВТ-92 Яровой А.Д.

Проверил:

Лукоянычев В.Г. 
 
 
 
 

Барнаул, 2011

 

Цель  работы:

1. Закрепление материала о принципах работы усилительных каскадов на биполярных транзисторах.
2. Закрепление материала о методике выбора и обеспечения положения точки покоя усилительного каскада и способах термостабилизации.
3. Освоение различных видов анализа по постоянному току в программе MICROCAP:

• DC Analysis
• Dynamic DC
• Transfer Function
• Sensitivity

4. Освоение режима анализа частотных характеристик на малом сигнале AC Analysis в программе MICROCAP, методики построения амплитудно- и фазочастотных характеристик в линейном, полулогарифмическом и логарифмическом масштабах.

5. Освоение режима анализа переходных процессов TRANSIENT в программе MICROCAP.

 

Рабочее задание:

     В лабораторной работе требуется синтезировать  и исследовать усилительный каскад с общим эмиттером, обеспечивающий при заданном напряжении питания  и заданном сопротивлении нагрузки максимальную амплитуду выходного  напряжения.

Схема усилителя с общим  эмиттером

 

Исходные  данные для расчета  и компьютерного  анализа и синтеза:

• Напряжение питания каскада: .
• Сопротивление нагрузки каскада: .
• Нижняя граничная частота усиления, определяемая по уровню

 

• Коэффициент частотных искажений на нижней граничной  частоте: .
• Температурный диапазон работы каскада: 27°С…67°С.
• Дрейф напряжения коллектор-эмиттер в точке покоя в пределах
• температурного диапазона: ΔU_CEA(ΔT°) не более 500 мВ.
• Транзистор 2N2368
• Максимально допустимая мощность, рассеиваемая на транзисторе:.
• Максимальный коллекторный ток транзистора: .

1. Анализ по постоянному току в режиме DC Analysis 
   

Схема для снятия выходных характеристик ВАХ  биполярного транзистора

I_{BM =}  BF = 199,98 — параметр модели биполярного транзистора.

Самая высокая  характеристика семейства оказалась  ниже I_{C max}, соответственно верхний предел изменения тока базы увеличиваем до 0,035.

R_{∑ max} = (R_C +R_E)_max = R_LOAD/4=5000/4=1250 Ом

С: E_С = 10 В

D: E_С/ R_{∑ max} = 8 мА

F: I_ЛН = 0,016 А

 

 

К графоаналитическому  синтезу усилительных каскадов на биполярных транзисторах.

 
 

Схема для  снятия входных характеристик ВАХ  биполярного транзистора

Анализ  малосигнальных передаточных характеристик на постоянном токе Transfer Function

 

 

 

 
 

 

Расчет  дифференциального  коэффициента передачи тока базы в коллекторную цепь в точке покоя двумя способами

Режим анализа по постоянному  току TRANSFER FUNCTION

Режим анализа чувствительности SENSITIVITY

Среднее полученное значение равно 81,9047, BF =  199.98 (параметр модели биполярного транзистора).

                         

 

     2. Анализ схемы на переменном токе для малого сигнала в режиме AC analysis.

C_IN = 91,4 µF

C_OUT = 6,46 µF

C_E = 280 µF

Схема усилительного каскада

     

     

     АЧХ и ФЧХ

а. В линейных масштабах

б.  В полулогарифмическом масштабе 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

в. АЧХ в логарифмическом масштабе в децибелах

Полоса пропускания  от 1 KГц до 10 МГц 

3. Анализ переходных процессов в режиме большого сигнала

 

     4. Исследование термостабильности различных каскадов

R_LOAD2 = R_LOAD3 = R_LOAD = 5000

R_E = 93,54

R_C = 531,46

R₁ = 9023

R₂ = 2094

E_C = 10

I_BA = 108,22µ

V_BEA = 0,849

C_IN2 = C_IN3 = C_IN = 91,4 µ

C_OUT2 = C_OUT3 = C_OUT = 6,46 µ

C_E = 280 µ

 

     Разновидности усилителей с общим  эмиттером

Анализ  хода малосигнальных частотных характеристик и коэффициента передачи в полосе пропускания

Анализ  работы всех трех каскадов при двух значениях  температуры: 27°С и 67°С