ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Усилитель с общим коллектором.

Лабораторная работа № 11.

Работа транзисторного каскада в режиме малого сигнала.

Цель

1. Исследование коэффициента усиления по напряжению в усилителях с общим эмиттером и общим коллектором.

2. Определение фазового сдвига сигналов в усилителях.

3. Измерение входного сопротивления усилителей.

4. Исследование влияния входного сопротивления усилителя на коэффициент усиления по напряжению.

5. Измерение выходного сопротивления усилителей.

6. Анализ влияния нагрузки усилителя на коэффициент усиления по напряжению.

7. Исследование влияния разделительного конденсатора на усиление переменного сигнала.

8. Анализ влияния сопротивления R_Э в цепи эмиттера на коэффициент усиления по напряжению.

Приборы и элементы

Осциллограф

Биполярный транзистор 2N3904

Источники постоянной ЭДС

Источники переменной ЭДС

Конденсаторы

Резисторы

Краткие сведения из теории

Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением амплитуд выходного синусоидального напряжения к входному:

Усилитель с общим эмиттером.

Схема усилителя с общим эмиттером представлена на рис. 11.1.

Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОЭ приближенно равен отношению сопротивления в цепи коллектора r_К к сопротивлению в цепи эмиттера r_Э:

где r_К - сопротивление в цепи коллектора, которое определяется параллельным соединением сопротивления коллектора R_K и сопротивления нагрузки R_H, (не показанном на рис. 11.1), чью роль может играть, например следующий усилительный каскад:

r_Э - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, равное r_Э = 25мВ/I_Э.

Для усилителя с сопротивлением R_Э в цепи эмиттера коэффициент усиления равен:

Входное сопротивление усилителя по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения u_ВХ и входного тока i_BX:

Входное сопротивление транзистора r_i определяется по формуле:

Входное сопротивление усилителя по переменному току r_ВХ вычисляется как параллельное соединение сопротивлений r_i, R₁ и R₂:

Значение дифференциального выходного сопротивления схемы находится по напряжению U_ХХ холостого хода на выходе усилителя, которое может быть измерено как падение напряжения на сопротивлении нагрузки, превышающем 200 кОм, и по напряжению u_ВЫХ, измеренному для данного сопротивления нагрузки R_H, из следующего уравнения, решаемого относительно r_ВЫХ:

Сопротивление R_H ≥ 200 кОм можно считать разрывом в цепи нагрузки.

Усилитель с общим коллектором.

Схема усилителя с общим коллектором или эмиттерного повторителя представлена нарис. 11.2.

Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОК определяется из следующего выражения:

Как видно из выражения, коэффициент усиления каскада с общим коллектором приближенно равен 1, поскольку r_Э обычно мало по сравнению с сопротивлением R_Э. Из-за этого свойства каскад называют эмиттерным повторителем. Входное сопротивление усилителя r_ВХ по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения u_ВХ и входного тока i_BX:

Входное сопротивление эмиттерного повторителя по переменному току определяется следующим выражением:

В данном случае для определения входного сопротивления каскада нужно принять во внимание сопротивление резисторов R₁ и R₂. С учетом сказанного получим:

Также при расчете схем необходимо учитывать сопротивление нагрузки, которая включается параллельно сопротивлению эмиттера R_Э.

Из выражений для входного сопротивления видно, что эмиттерный повторитель обладает высоким входным сопротивлением по сравнению с каскадом с ОЭ.

В общем случае выходное сопротивление эмиттерного повторителя в β_АС + 1 раз меньше сопротивления R_ИCT источника сигнала на входе эмиттерного повторителя:

Если сопротивление R_ИCT источника сигнала на входе эмиттерного повторителя пренебрежимо мало, то выходное сопротивление эмиттерного повторителя будет равно дифференциальному сопротивлению перехода база-эмиттер:

В случае, когда сопротивление R_ИCT источника сигнала на входе очень велико (сравнимо с β_ACR_Э)» сопротивление R_Э должно быть учтено как включенное параллельно найденному выходному сопротивлению эмиттерного повторителя.

Экспериментально выходное сопротивление каскада можно определить по результатам двух измерений: измерения напряжения холостого хода U_XХ (на выход каскада подключается сопротивление порядка 200 кОм и измеряется падение напряжения на нем) и измерения выходного напряжения U_ВЫХ при наличии нагрузки сопротивлением R_H. После измерений выходное сопротивление можно подсчитать по формуле:

Благодаря высокому входному и низкому выходному сопротивлениям каскад с общим коллектором очень часто используют в качестве согласующего между источником и нагрузкой.