Лабораторная работа № 2

“Изучение графоаналитического метода расчёта резистивного однокаскадного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе”

Цель работы: Рассчитать резистивный однокаскадный усилитель низкой частоты на биполярном транзисторе графоаналитическим методом.

Схема резистивного усилителя приведена на рис. 1.

Исходные данные для расчета:

1. диапазон усиливаемых частот ;

2. коэффициент частотных искажений ;

3. требуемый коэффициент усиления (или );

4. сопротивление нагрузки ;

5. выходное напряжение ;

6. напряжение источника питания ;

7. величина сопротивления в цепи коллектора .

Рис. 1 Схема однокаскадного резистивного усилителя

В начале расчета из условия обеспечения необходимого уровня частотных искажений, по справочнику выбирается транзистор по его предельной частоте усиления в схеме с общим эмиттером .

Далее выбирается режим работы по постоянному току, для чего строятся динамические характеристики.

Для построения динамических характеристик используются семейства входных и выходных характеристик выбранного транзистора, напряжение источника питания и сопротивление в коллекторной цепи . Уравнение динамической характеристики соответствует прямой АВ (рис. 2а).

Рис. 2а Графоаналитический расчет усилительного каскада. Выходные характеристики.

Точки А и В находятся приравниванием к нулю либо тока коллектора , либо напряжения на коллекторе .

Прямая АВ называется также нагрузочной прямой. Она может быть построена также под углом к оси коллекторного напряжения .

По нагрузочной прямой определяют пределы изменения коллекторного тока и коллекторного напряжения , исходя из допустимых нелинейных искажений. Для определения используют входные характеристики (рис. 2б).

Рис. 2б Графоаналитический расчет усилительного каскада. Входные характеристики.

Входная динамическая характеристика строится переносом точек С и Д, определяемых величинами тока базы и напряжения на коллекторе, с выходных характеристик на входные .

На середине участка находят точку Р - пересечение нагрузочной прямой со статической характеристикой - так называемую рабочую точку.

По положению рабочей точки можно определить необходимое напряжение смещения базы ( ).

При наличии внешней нагрузки , величина общего сопротивления нагрузки определяется параллельно соединенными резисторами , соответственно наклон динамической характеристики изменяется

Нагрузочная прямая по переменному току строится для

При достаточно больших амплитудах входных и выходных токов и напряжений (т.е. при возможности их графической фиксации) применяется графоаналитический метод расчета.

Используя динамические характеристики, находят необходимые пределы изменения

По результатам графических построений можно определить параметры усилительного каскада.

Входное сопротивление

Коэффициент усиления по напряжению

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по мощности

Порядок проведения работы.

Произвести расчет резистивного однокаскадного усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе графоаналитическим методом (по вариантам).

1 вариант 2 вариант 3 вариант

F_н = 50 Гц F_н = 100 Гц F_н = 200 Гц

F_в = 10 кГц F_в= 8 кГц F_в = 15 кГц

M_н = M_в=1.2 M_н=M_в=1.1 M_н = M_в = 1.3

K_U = 15 K_U =20 K_U = 10

R_н = 500 Ом R_н = 800 Ом R_н = 500 Ом

U_вых=2 В U_вых = 2 В U_вых = 1,5 В

E_к = 20 В E_к = 15 В E_к = 12 В

R_к = 1 кОм R_к = 1 кОм R_к = 1 кОм