Laboratornaya_rabota_4
.docМинистерство образования и науки Российской Федерации
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ИС и ГТ
Лаборатория электротехники и электроники
Дисциплина «Основы электроники»
Отчет
по лабораторной работе на тему:
«Исследование электронного усилителя»
Выполнили: ст. гр. ОИБ-234
Чистякова О.С.
Стаковский И.И.
Принял: Шапаренко Ю.М.
Санкт-Петербург
2012
1. Цель работы
Экспериментально исследовать основные параметры транзисторного усилителя низких частот: проследить влияние на эти параметры элементов схемы усилителя.
2. Теоретические сведения
Во многих инженерно-технических задачах, решаемых с помощью электронной техники, возникает необходимость в усилении слабых электрических сигналов. Такое усиление осуществляется электронными усилителями - устройствами, которые увеличивают мощность электрических сигналов посредством усиления либо напряжения сигнала, либо тока, либо того и другого вместе.
Электронный усилитель содержит усилительный прибор − активный элемент (АЭ) с источником питания и ту или иную совокупность пассивных элементов. В качестве АЭ используют биполярные и полевые транзисторы; находят применение также традиционные усилительные приборы электронные лампы. Активный элемент АЭ под действием входного усиливаемого сигнала преобразует энергию источника питания в энергию выходного усиленного сигнала. Пассивные элементы усилителя (резисторы, конденсаторы и др.) служат для обеспечения исходного режима работы АЭ, температурной стабилизации этого режима и др. целей. Один АЭ (с источником питания) и относящиеся к нему пассивные элементы образуют отдельный усилительный каскад.
Главным параметром электронного усилителя является его коэффициент усиления. При усилении по напряжению этот коэффициент равен
Кu = Uвых/Uвх ,
где Uвых, и Uвх - соответственно напряжения на выходе и на входе усилителя. Коэффициент усиления измеряют также в логарифмических единицах - в децибелах. Коэффициент усиления по напряжению, выраженный в децибелах, равен
Ku[дБ]= 20 lgKu, дБ ,
где Кu - исходный коэффициент усиления в разах.
Среди других параметров, определяющих технические характеристики усилителя, важными являются:
- рабочий диапазон частот или полоса пропускания усилителя;
- его входное и выходное сопротивления;
- уровень искажений сигнала в усилителе;
- динамический диапазон работы усилителя и др.
Рабочий диапазон частот или полоса пропускания усилителя Δƒ это такой интервал частот, в пределах которого коэффициент усиления усилителя изменяется лишь в сравнительно небольших допустимых пределах, стандартными являются пределы ± 3 дБ, т.е. изменение усиления в √2 раз. Параметр Δƒ определяют по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) усилителя – зависимости коэффициента усиления Ku от частоты сигнала
Обычно полоса пропускания усилителя Δƒ достаточно протяженная, поэтому при построении АЧХ по горизонтальной оси частот используется логарифмический масштаб. По вертикальной оси откладывается относительное усиление (Кu/Ко), выраженное в децибелах, т.е. величина 20lg (Кu/Ко ) где Кo - наибольший коэффициент усиления усилителя, имеющий место на средних частотах рабочего диапазона.
3. Результаты исследований
3.1. Электронный усилитель на БПТ, включённом по схеме с общим эмиттером:
Формы сигналов на входе и выходе усилителя:
Синусоидальная во всех вариантах. Контролируется по осциллографу
АЧХ усилителя:
Частота
Выход |
Гц |
КГц |
||||||||||||
30 |
100 |
300 |
1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
10 |
2
и 3ния иники S
|
30 50 |
100 |
1200 |
||
|
Uвых, B |
0,39 |
0,75 |
0,88 |
0,92 |
0,93 |
0,92 |
0,91 |
0,89 |
0,83 |
0,44 |
0,23 |
0,06 |
0,00 |
Ku |
39,00 |
75,00 |
88,00 |
92,00 |
93,0 |
92,0 |
91,0 |
89,0 |
83,00 |
44,0 |
23,0 |
6,00 |
0,00 |
|
Ku/Ko |
0,42 |
0,81 |
0,95 |
0,99 |
1,00 |
0,99 |
0,98 |
0,96 |
0,89 |
0,47 |
0,25 |
0,06 |
0,00 |
|
20lgKu/Ko |
-7,55 |
-1,87 |
-0,48 |
-0,09 |
0,00 |
-0,09 |
-0,19 |
-0,38 |
-0,99 |
-6,50 |
-12,1 |
-23,81 |
0 |
Ko=maxK=93, Ср=50, Co=10, Cэ=100; Uвх=10 мВ=const
АХ усилителя:
Uв, В |
0,005 |
0,01 |
0,015 |
0,02 |
0,025 |
0,03 |
0,005 |
Uвых, мВ |
97 |
301 |
405 |
888 |
1203 |
1408 |
97 |
Кu |
19,4 |
30,1 |
27 |
44,4 |
48,12 |
46,93333 |
19,4 |
3.2. Электронный усилитель на схеме с общим коллектором:
АЧХ усилителя:
Частота
Выход |
Гц |
КГц |
||||||||||||
30 |
100 |
300 |
1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
10 |
2
и 3ния иники S
|
30 50 |
100 |
1200 |
||
|
Uвых, B |
0,038 |
0,047 |
0,051 |
0,055 |
0,056 |
0,057 |
0,058 |
0,058 |
0,058 |
0,058 |
0,058 |
0,058 |
0,054 |
Ku |
3,800 |
4,700 |
5,100 |
5,500 |
5,60 |
5,70 |
5,80 |
5,80 |
5,800 |
5,80 |
5,80 |
5,800 |
5,400 |
|
Ku/Ko |
0,655 |
0,810 |
0,879 |
0,948 |
0,96 |
0,98 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,000 |
0,931 |
|
20lgKu/Ko |
-3,673 |
-1,827 |
-1,117 |
-0,461 |
-0,30 |
-0,15 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,000 |
-0,621 |
Ko=maxK=5,8 , Cp=50, Co=0
АХ усилителя:
Uв, В |
0 |
0,03 |
0,1 |
0,8 |
1 |
2 |
Uвых, В |
0 |
0,09 |
0,3 |
0,9 |
П |
П |
Кu |
0 |
3 |
3 |
1 |
0 |
0 |