Исследование частотных свойств биполярного транзистора

Цель работы: исследование частотной зависимости коэффициента усиления транзистора по напряжению в каскаде резистивного усилителя, в котором транзистор включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ) или по схеме с общей базой (ОБ).

Оборудование и принадлежности: лабораторный стенд, транзистор МП40, съемные элементы R1, R2; R3, C1, C2, соединительные провода, осциллограф, частотомер, генератор типа Л31.

Основные теоретические сведения

При работе на высоких частотах проявляются инерционные свойства транзистора, обусловленные конечным временем пролета носителей заряда через базу и перезарядом емкостей переходов, вследствие чего уменьшается амплитуда выходного тока и возникают фазовые сдвиги между токами и напряжениями.

Частотные свойства транзистора могут характеризоваться зависимостью коэффициента усиления по напряжению Ku от частоты, то есть

С ростом частоты Ku уменьшается. Частоту, на которой Ku уменьшается в раз, называют предельной частотой или частотой среза fc . Частоту, на которой Ku =1, называют граничной частотой или единичной частотой f1 . Зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты снимается при постоянном входном напряжении Uвх(f)=const. Рабочую точку при этом необходимо выбирать в активной области характеристик транзистора, а амплитуда входного сигнала Um не должна быть слишком большой. Величина амплитуды сигнала для каждого типа транзистора выбирается так, чтобы в процессе работы транзистор не оказывался в режиме отсечки или насыщения. При несоблюдении этих условий - больших амплитудах входного сигнала или при неудачном выборе рабочей точки - зависимость Ku(f) будет искажена и не может характеризовать частотные свойства транзистора.

При построении графика по результатам эксперимента (рис.13), как правило, выполняется нормировка: полученные значения коэффициента усиления Ku(f) относятся к величине коэффициента усиления на низкой частоте Ku(н.ч.). Частота среза fc соответствует падению нормируемого коэффициента усиления до уровня 0,707 = 1/.

Ражим исследуемого транзистора по постоянному току устанавливается с помощью резисторов, которые одинаковы для схем с ОЭ и ОБ. Для включения транзистора с ОБ по переменному току необходимо включить генератор Л31 в цепь эмиттера и соединить базу с корпусом через конденсатор С1 (рис. 14).

Пpu включении транзистора с 0Э по переменному току необходимо в базовую цепь включить источник сигнала (генератор Л31), соединив при этом эмиттер с общим проводом (рис. 15). Конденсаторы С1 и С2 являются разделительными и служат для исключения шунтирования входа и выхода транзистора по постоянному току. Измерение входного напряжения производится вольтметром РV1 , а выходного - вольтметром РV2 . Необходимая частота колебаний устанавливается генератором Л31 и контролируется с помощью частотомера на выходе. Форма колебаний на входе и выходе транзистора может контролироваться осциллографом.

Порядок выполнения работы

. Отключить все приборы стенда переводом тумблеров на БП в нижнее положение.

. В соответствии с принципиальной электрической схемой усилителя на транзисторе, включенном с ОБ (см.рис. 14), произвести монтаж:

· подключить источник питания ГН2 к гнездам -Еc, X;

· подключить генератор Л31 в цепь эмиттера;

· подключить милливольтметр (ЦВ) к гнездам I, Х7 для контроля и измерения Uвых;

· подключить осциллограф;

· после настройки усилителя - частотомер к гнездам С4 на панели; вставить съемные элементы; транзистор МП40, резисторы R1=22кОм (переменный), R2=1,2кОм, RЗ=1кОм, R4=2,4кОм, конденсатора C1 = C2= 5 мкФ.

. После проверки схемы включить тумблер "СЕТЬ" стенда, "СЕТЬ" генератора Л3I, "СЕТЬ" осциллографа, "СЕТЬ" милливольтметра.

. Установить переключатель ИВ в положение ГН2. Регулятором ГН2 установить напряжение питания EК =-10В.

5. Установить на выходе генератора Л31 (lV/50) синусоидальное напряжение с частотой I кГц.

. Манипулируя переключателями и регуляторами осциллографа, получить на экране неподвижное изображение выходного сигнала усилителя. Резистором RI установить на экране осциллографа максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала усилителя (при невозможности получить неискаженный сигнал на выходе усилителя необходимо уменьшить амплитуду входного сигнала от генератора ЛЗ1).

. Отключить осциллограф и на эти гнезда подключить цифровой частотомер.

. Исследовать частотную характеристику биполярного транзистора в схеме с ОБ согласно данным, приведенным в таблице, при неискаженном выходном сигнале усилителя. Поддерживать входное напряжение постоянным на всех частотах. Данные занести в табл. 1.

Интересное из раздела

Повышение технологичности печатного узла усилителя на ОУ
Целью данного курсового проекта является повышение технологичности печатного узла усилителя на ОУ за счет применения прогрессивных методов монтажа SMD-к ...

Расчет усилителя постоянного тока
электромагнитная головка тип - ГЗМ-105 Диапазон частот - 31,5 - 18 кГц Величина выходного напряжения (на НЧ) - 0,7 мВ Величина выходног ...

Расчет спектральных и энергетических характеристик сигнала
В последнее десятилетие XX века произошла научно-техническая революция в области транспортной связи, в основе которой лежат два крупных достижения фунд ...