2 Изследване на усилвателни стъпала по схема с ОК (общ колектор) и с ОД (общ дрейн) за средни честоти и в широка честотна област Цел на упражнението: 1 Да се изследват теоретично и експериментално основните електрически параметри на усилвателни стъпала по схема с общ колектор (ОК) и общ дрейн (ОД) за средни честоти: коефициент на усилване по напрежение А U, пълен коефициент на усилване А, входно съпротивление r и изходно съпротивление r o Въз основа на получените резултати да се направи сравнителен анализ 2 Да се снемат експериментално амплитудно-честотните характеристики (АЧХ) на усилвателните стъпала, като за всяка от схемите се определи опитно ниската гранична честота f b, високата гранична честота f h и ширината на честотната лента f = f h f b Да се изчисли площта на усилването GBWP r Формули за теоретично изчисляване на параметрите: ОК: 1 h21l S L U h11 1 h21 L 1 S ; h11 G r L E L ; U ; L 1 h21 G r h 1 h ] 11 G 2 ) и r o E h 12 [ h11 21 L ( 12 1 2, 67, 5k 1 21 ОД: U ( 12 1 2 SS 1 SS r ; S S L 1/ S ; U ; r 12 r 1, 2 242k ) и r o S S Формули за експериментално определяне на коефициента на усилване U, пълния коефициент на усилване А 1, входното съпротивление r и изходното съпротивление r o чрез измервания: U Uo / Ui ; U o / EG ; Ui U r oп U G и r o o L EG Ui U o G 1 Пълният коефициент на усилване А отчита влиянието на вътрешното съпротивление на източника на сигнал и входното съпротивление 1
Задачи за изпълнение I Изследване на усилвателно стъпало с NPN транзистор по схема ОK 1 За схемата от фиг 1 (схема ОК) да се включи захранващото напрежение +10V към макета и се измерят постоянните напрежения на колектора, базата и емитера спрямо маса с помощта на постояннотоков волтметър и да се определи работната точка на транзистора, като се изчислят I C, I B, I E, U BE и U CE Получените и да се нанесат върху схемата в протокола и в таблица 1 2 Да се снемат h-параметрите на използвания транзистор в макета 2N3904 от приложените в края на заданието каталожни данни (фиг 3 на стр 6) за така определената работна точка Резултатите да се запишат в таблица 2 Таблица 1 величина I C I E I B U BE U CE мерна единица Таблица 2 h-параметри при I C = и U CE = h-параметри символ Входно съпротивление Усилване по ток Изходна проводимост мерна единица h 11, e h ie k h 21, e h fe - h 22, e h oe S 1 51k 10V G C i 10k 470n C o e G u i 2 820n E u L 4,99k o 1k C L 1n Фиг 1 2 За схема ОК да се изчислят теоретично коефициентът на усилване по напрежение U, пълният коефициент на усилване U, входното съпротивление r и изходното съпротивление r o по формулите от стр 1 и да се нанесат в таблица 3 параметър r, k r o, k U Таблица 3 изчислена измерена 2
3 Да се измери експериментално коефициентът на усилване по напрежение U, пълният коефициент на усилване, входното съпротивление r и изходното съпротивление r o Получените и да се запишат в таблица 3 и да се сравнят с изчислените и Начин на изпълнение: За реализиране на измерванията на входа на усилвателя (букса E G ) да се подаде от генератор синусоидален сигнал с честота f =1kHz и амплитуда от връх до връх E Gp-p = 100mV За товарно съпротивление да се използва резистор L =1k, като се прекъсне JP 2 За определяне на параметрите да се използва помощната таблица 4 Таблица 4 Означение Стойност E G U i U oпх U o 4 Да се определи фазата на изходния сигнал спрямо входния Да се снемат осцилограмите на входното и изходното напрежение 5 Да се снеме амплитудно-честотната характеристика (АЧХ) на стъпало с ОK Начин на изпълнение: Към букса E G спрямо маса да се подаде синусоидален сигнал от генератор с амплитуда от връх до връх E Gp-p = 100mV Резултатите се нанасят в таблица 5 и се представят графично в логаритмичен мащаб Измерванията се извършват с осцилоскоп Е Таблица 5 G f, Hz 10 20 50 100 200 500 1k 2k 5k 10k 20k 50k 100k 200k 500k 1M 2M U о, V db = =20lоg 10 6 Да се определят ниската гранична честота f b, високата гранична честота f h и ширината на честотната лента на схемата f Да се изчисли площта на усилването GBWP ( f 1kHz) f Резултатите да се нанесат в таблица 6 Ниската f b и високата f h гранични честоти са тези честоти, при които пълният коефициент на усилване А спада с 3dB, те (-3dB) = 0,707 (f=1кhz) Таблица 6 f b, Hz f h, Hz f= f h - f b, Hz GBWP, Hz 3
II Изследване на усилвателно стъпало с nmosfet по схема ОД 7 За схема ОД от фиг 2 да се измерят постоянните напрежения на дрейна, гейта и сорса спрямо маса на nmos транзисторa (nmosfet) с помощта на постояннотоков волтметър и да се определи работната точка на транзистора като се изчислят I D, I S, I G, U GS и U DS Получените и да се нанесат върху схемата в протокола и в таблица 7 Да се снемe стръмността g m [m/v] на използвания в макета транзистор 2N7000 от приложените каталожни данни (фиг 4 на стр 6) за така определената работна точка величина I D I S I G U GS U DS 1 93k Таблица 7 мерна единица 10V G C i 10k 470n C o e G u i 2 820n S u L 4,99k o 1k C L 1n Фиг 2 8 За схема ОД да се изчислят теоретично коефициентът на усилване по напрежение U, пълният коефициент на усилване, входното съпротивление r и изходното съпротивление r o по формулите от стр 1 9 Да се измерят експериментално коефициентът на усилване по напрежение U, пълният коефициент на усилване, входното съпротивление r и изходното съпротивление r o Получените и да се сравнят с изчислените и да се нанесат в таблица, подобна на таблица 3 Начин на изпълнение: За реализиране на измерванията на входа на усилвателя (букса E G ) да се подаде от генератор синусоидален сигнал с честота f=1khz и амплитуда от връх до връх EGp p 100mV За товарно съпротивление да се използва резистор L =1k, като се и се прекъсне JP 2 10 Да се снеме амплитудно-честотната характеристика (АЧХ) на стъпало ОД Измерванията се извършват по начин, аналогичен на този в т 5 Резултатите се нанасят в таблица и се построяват графично в логаритмичен мащаб Да се определят ниската гранична честота f b, високата гранична честота f h и ширината на честотната лента на схемата f Да се изчисли площта на усилването GBWP f ( f 1kHz) 4
III Извадки от каталожните данни на използваните транзистори NPN биполярен транзистор, тип 2N3904 Фиг 3 Зависимост на h-параметрите от колекторния ток на NPN транзистор 2N3904 5
nmos транзистор, тип 2N7000BU Фиг 4 Зависимост на стръмността от дрейновия ток на nmos транзистор 2N7000BU 6