Материал: Усилительные свойства биполярных транзисторов
Усилительные свойства биполярных транзисторов
Санкт- Петербургский политехнический университет
Институт металлургии машиностроения и транспорта
Кафедра:
Мехатроники и робототехники при Центральном научно-исследовательском институте
робототехники и технической кибернетики(ЦНИИ РТК)
Отчет по лабораторной работе №101
«Усилительные
свойства биполярных транзисторов»
Работу выполнили студенты группы 33328/1:
Мухин Р.С.
Фурин И.О.
(Бригада №3)
Работу принял:
Лавров
А.П.
Санкт-Петербург
г.
Цель работы:
Изучить основные свойства биполярного транзистора
и особенности использования его в усилителях.
Измерительные приборы:
|
Название |
Назначение |
Погрешность |
|
Милливольтметр В3-38 |
Измерение действующего значения синусоидального напряжения |
Погрешность измерения напряжения не выше 6% от максимума установленного предела измерения |
|
Генераторы сигналов ГЗ-33, Г3-112 |
Источник синусоидального напряжения заданной часто- ты и амплитуды |
Погрешность по установ- ленной на приборе частоте не превышает (0,02 f+1 Гц) |
|
Частотомер Ч3-33 |
Измерение частоты электри- ческих колебаний |
Погрешность измерения частоты не превышает 1/t, где t - время измерения. |
|
Осциллограф универсальный двух- канальный С1-83 |
Исследование формы элек- трических колебаний, изме- рение напряжений и времен- ных интервалов исследуе- мых сигналов |
Погрешности измерения менее 8% при размерах изображения от 2 до 6 дел. по вертикали или от 4 до 8 дел. по горизонтали |
Ход выполнения работы:
Выбор рабочей точки и оценка малосигнальных
параметров.
) Для рабочей точки был выбран коллекторный ток Iк=3 мА и UK поддерживалось на уровне 5,5-6,0 В.
) Проведем оценку малосигнальных y параметров для РТ:
Справочными данные транзистора КТ201Б:
β º h21 ≈ 50 и UY = 140 В, UТ=25 мВ
y11= 2.4*10-3 См у12=-4,3*10-7 См
y21=0.12 См у22=
2,1*10-5 См
Исследование усилителя с общим эмиттером.
) Схема усилителя с общим эмиттером представлена справа на рисунке 1.
RL=620 Ом, Cбл=150 мкФ, RБ=1 кОм
) Измерим коэффициенты усиления напряжения, тока, мощности и входное сопротивление.
f=2,5 кГц U0=7.4 мВ U1=5 мВ U2=220мВ
Rвх= U1/IБ=5*10-3/(2,4*10-3/103)
=2 кОм
Коэффициент усиления напряжения:
|Ku|=
U2/ U1=220/5=44
Коэффициент усиления тока:
Ki=Iк/Iб=
( U2/RL)/((U0-
U1)/Rб)=
(220*10-3/620)/(2.4*10-3/103)=147.85
Коэффициент усиления мощности:
Kp=|Ku|*|Ki|=
6.5*103
) Вычислим малосигнальные параметры и сравним с теоретическими расчетами на стр. 2:
биполярный транзистор усилитель сопротивление
y11(пр)=1/ Rвх=0.5*10-3 См y11(теор)= 2.4*10-3 См
y21(пр)=S≈|Ku|/ RL=0.07 См y21(теор)=0.12 См
β(пр)= y21/
y11=70 β(теор)=50
) Исследуем зависимости коэффициентов усиления
напряжения, тока и входного сопротивления от рабочей точки. Данные измерений представлены
в табл.1:
|Ku|=
U2/ U1
; Ki=
( U2/RL)/((U0-
U1)/Rб
); Rвх
=U1/IБ
Таблица 1. Зависимость коэффициентов усиления напряжения, тока и входного сопротивления от рабочей точки
|
Iк , мА |
U0 , мВ |
U1, мВ |
U2, мВ |
|Ku| |
Ki |
Rвх, Ом |
|
1 |
7,4 |
110 |
18,97 |
110,89 |
3625,00 |
|
|
1,5 |
7,4 |
5,5 |
140 |
25,45 |
118,85 |
2894,74 |
|
2 |
7,4 |
5,2 |
170 |
32,69 |
124,63 |
2363,64 |
|
2,5 |
7,4 |
5,1 |
200 |
39,22 |
140,25 |
2217,39 |
|
3 |
7,4 |
5 |
220 |
44,00 |
147,85 |
2083,33 |
|
3,5 |
7,4 |
4,7 |
260 |
55,32 |
155,32 |
1740,74 |
|
4 |
7,4 |
4,3 |
290 |
67,44 |
150,88 |
1387,10 |
|
4,5 |
7,4 |
4 |
320 |
80,00 |
151,80 |
1176,47 |
|
5 |
7,4 |
4 |
320 |
80,00 |
151,80 |
1176,47 |
Рисунок 2. График зависимости
коэффициента усиления напряжения от рабочей точки.
Рисунок 3. График зависимости
коэффициента усиления тока от рабочей точки.
Рисунок 4. График зависимости
входного сопротивления тока от рабочей точки.
) Снимем АХ U2=f(U1):
Таблица 2. Амплитудная характеристика U2=f(U1).
|
U1, мВ |
U2, В |
0,16 |
|
0,010 |
0,36 |
|
|
0,016 |
0,56 |
|
|
0,022 |
0,70 |
|
|
0,028 |
0,90 |
|
|
0,034 |
1 |
Рисунок 5. График амплитудной
характеристики U2=f(U1).
. Исследование эмиттерного повторителя с общим коллектором.
) Схема эмиттерного повторителя с общим
коллектором представлена справа на рисунке 6:
Рисунок 6. Схема эмиттерного
повторителя с общим коллектором
RL=620 Ом
) Измерим коэффициенты усиления напряжения, тока, мощности и входное сопротивление.
Рабочая точка: IK=2.9 мА U0=10 мВ U1=8,4 мВ U2=8мВ
β º h21 ≈ 50 и
UY = 140 В, UТ=25 мВ f=2,5
кГц
Rвх= U1/IБ=8,4*10-3/(1,6*10-3/10*103) =52.5 кОм
Коэффициент усиления напряжения:
|Ku|=
U2/ U1=8/8,4=0,95
Коэффициент усиления тока:
Ki=Iк/Iб=
( U2/RL)/((U0-
U1)/Rб)=
(8,4*10-3/620)/(1,6*10-3/10*103) =84.6
Коэффициент усиления мощности:
Kp=|Ku|*|Ki|=
80
) Вычислим коэффициенты усиления и сравним с
расчетами:
y11= 2.32*10-3 См=
S= Iк=/Uт
=0.116 См’=-S*RL=-0.116*620=-71.92=|
Ku’|/(1+| Ku’|)=0.986 |Ku|=
0,95=1+ y21/ y11=51 Ki=84.6=
Ku* Ki=0.986*51=50,3 Kp= 80вх=(1+|
Ku’|)/y11=31.43*103 Rвх=52.5
) Измерим выходное сопротивление эмиттерного повторителя:
RL'=50 Ом U2'=16 мВ
RL"=20 Ом U2"=10 мВ
Rвых=( U2'- U2")/( U2"/ RL"- U2'/ RL')=33.33 Ом
Rвых=1/S=1/0.116=9
) Снимем
АХ
U2=f(U1):
Таблица 2. Амплитудная характеристика U2=f(U1) эмиттерного повторителя.
|
U1, В |
U2, В |
|
1,2 |
0,8 |
|
1 |
0,7 |
|
0,8 |
0,6 |
|
0,6 |
0,4 |
|
0,4 |
0,3 |
|
0,2 |
0,2 |
|
0,007 |
0,0056 |
Рисунок 7. График амплитудной характеристики U2=f(U1)
эмитерного повторителя.
Вывод
В ходе выполнения лабораторной работы были изучены основные свойства биполярного транзистора и особенности использования его в усилителях.