МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ІКТА
кафедра ЗІ
ЗВІТ
До лабораторної роботи №5
з курсу: «Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації»
на тему:
«Дослідження підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах»
Львів 2013
1. Мета роботи
Ознайомитися з основними параметрами і характеристиками підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах для різних схем увімкнення: зі спільним емітером (СЕ), спільним колектором (СК), спільною базою (СБ).
2. Завдання
За допомогою графічного редактора системи схемотехнічного моделювання MicroCap 8 синтезувати підсилювальні каскади на основі біполярного транзистора у схемах увімкнення зі спільним емітером, спільним колектором, спільною базою. Отримати амплітудо-частотні характеристики, визначити коефіцієнти підсилення за напругою, струмом та потужністю, і смугу пропускання підсилювальних каскадів для різних схем увімкнення транзистора. Виявити вплив зміни параметрів пасивних елементів на коефіцієнт підсилення та смугу пропускання підсилювальних каскадів.
3. Порядок виконання роботи
За допомогою системи схемотехнічного моделювання Micro-Cap8 (MC8) синтезувати схему підсилювального каскаду у схемі зі СЕ (рис.6,а). Використати n-p-n транзистор марки KТ315V, джерело живлення ЕK=12В, джерело синусоїдального сигналу Еg з амплітудою 0.001В і частотою 1 кГц.
Провести аналіз перехідних процесів – часову залежність напруги та струму вхідного і вихідного сигналів. Виявити існування зсуву фази напруги та струму вихідного сигналу.
По отриманих значеннях амплітуди вхідного та вихідного сигналів розрахувати KU та KІ.
Отримати амплітудо-частотну характеристику підсилювального каскаду зі СЕ.
Визначити коефіцієнт підсилення за напругою, за струмом та за потужністю та смугу пропускання підсилювального каскаду зі СЕ на основі отриманих АЧХ.
Дослідити вплив пасивних елементів – С1, С2, Rn підсилювального каскаду на АЧХ та смугу пропускання.
Повторити пункти 1-6 для підсилювальних каскадів зі СБ (рис.6,б) та зі СК (рис. 6,в).
Порівняти коефіцієнти підсилення та смуги пропускання каскадів з різними схемами увімкнення біполярного транзистора.
а) б)
в)
Підсилювальний каскад на біполярному транзисторі: СЕ (а), СБ (б), СК (в)
РЕЗУЛЬТАТИ ВИКОНАННЯ РОБОТИ
а) Схема зі спільним емітером
Часова залежність напруги та струму вхідного і вихідного сигналів
Амплітудо-частотна характеристика підсилювального каскаду зі СЕ.
Смуга пропускання
(Ku) = fв-fн =26,4М - 95,1 (Hz)
Смуга пропускання
(Ki) = fн - fв = 6.8 – 382K (Hz)
Смуга пропускання
(Kp) = fн - fв = 90 - 382К (Hz)
Вплив пасивних елементів – С1, С2, Rn підсилювального каскаду на АЧХ та смугу пропускання.
а) Вплив С1
б) Вплив С2
в) Вплив Rn
б) Схема зі спільною базою
Часова залежність напруги та струму вхідного і вихідного сигналів
Амплітудо-частотна характеристика підсилювального каскаду зі СБ.
Смуга пропускання
(Ku) = fн - fв = 88 – 15.3М (Hz)
Смуга пропускання
(Ki) = fн - fв = 5 - 13М (Hz)
Смуга пропускання (
Kp) = fн - fв = 87 – 10.6М (Hz)
Вплив пасивних елементів – С1, С2, Rn підсилювального каскаду на АЧХ та смугу пропускання.
а) Вплив С1
б) Вплив С2
в) Вплив Rn
в) Схема зі спільним колектором
Часова залежність напруги та струму вхідного і вихідного сигналів
Амплітудо-частотна характеристика підсилювального каскаду зі СК.
Смуга пропускання
(Ku) = fн - fв = 10 –16.8G (Hz)
Смуга пропускання
(Ki) = fн - fв = 6.3-7M (Hz)
Смуга пропускання
(Kp) = fн - fв = 12-7M (Hz)
Вплив пасивних елементів – С1, С2, Rn підсилювального каскаду на АЧХ та смугу пропускання.
а) Вплив С1
б) Вплив С2
в) Вплив Rn
Контрольнізапитання та завдання
Що таке підсилювальний пристрій?
Підсилювачем називають пристрій, який дозволяє перетворювати вхідний сигнал в сигнал більшої потужності без суттєвого спотворення його форми. Підсилення потужності сигналу може відбуватись за рахунок підсилення струму або напруги.
До основних технічних показників підсилювача відносять?
Коефіцієнт підсилення( один з основних параметрів підсилювача, він показує в скільки разів приріст підсиленої величини на виході підсилювача перевищує приріст відповідної величини на вході підсилювача
Амплітудо-частотною характеристикою(АЧХ) називають залежність модуля коефіцієнта підсилення від частоти.
Скільки буде KU(дБ) , якщо KU=100?
Яким буде KР(дБ), якщо KР=100?
За яким рівнем по відношенню до KUвизначають діапазон робочих частот?
Діапазоном робочих частот(смугою пропускання) підсилювача гармонічних сигналів називають смугу частот від нижньої до верхньої робочої частоти в межах якої модуль коефіцієнта підсилення не повинен виходити за межі заданих допусків.
У чому різниця між підсилювачем та підсилювальним каскадом?
Каскад – це така мінімальна частина підсилювача, яка зберігає при її виокремленні всі свої функції.
Намалюйте схему підсилювального каскаду зі СЕ.
Яке призначення конденсаторів С1 та С2 у схемі зі СЕ?
Вони виключають вплив постійної складової напруги джерела сигналу (якщо вона є) на вхідні кола каскаду і навпаки – постійної напруги вхідних кіл каскаду на джерело вхідного сигналу (Ср1), а також вплив постійної складової вихідної напруги на навантаження (Ср2).
Яку роль виконують резистори R1,R2, RK і RЕ у схемі зі СЕ?
Напруга на базі транзистора у режимі спокою (за відсутності вхідного сигналу змінної напруги) U0БЕ визначається подільником напруги R1, R2і резистором RЕ.
ПорівнятиKUі KІтаKР у схемах підсилювальних каскадів зі СЕ, СБ, СК?
Каскад зі СК можна розглядати як каскад зі СЕ при RК = 0 і опором у колі емітера, не зашунтованим конденсатором СЕ. У результаті в схемі діє стопроцентний послідовний від’ємний зворотний зв’язок за струмом, що знижує коефіцієнт підсилення за напругою до одиниці (реально він становить навіть менше одиниці) і водночас збільшує вхідний опір та зменшує вихідний.
каскад зі СБ не інвертує фазу підсилюваного сигналу, забезпечує значний коефіцієнт підсилення за напругою, але його підсилення за струмом менше від одиниці, у результаті його коефіцієнт підсилення потужності є меншим, ніж у каскаду зі СЕ. Каскад зі СБ має значний вихідний опір та дуже малий вхідний опір. Однак, такий каскад має кращі частотні властивості в порівнянні з каскадом у схемі зі СЕ.
Які схеми увімкнення БТ інвертують фазу напруги (струму) вхідного сигналу?
каскад зі СБ і зі СК
Чому схему зі СК називають емітерним повторювачем?
Через відсутність підсилення і інверсії
У яких випадках доцільно використовувати схему зі СК?
властивості каскаду зі СК дозволяють використовувати його у тих випадках, коли необхідно узгодити джерело сигналу, що має великий внутрішній опір, з низькоомним навантаженням. При цьому забезпечується також підсилення сигналу за потужністю за рахунок підсилення каскадом зі СК струму.
Висновок:
Я ознайомилася з основними параметрами і характеристиками підсилювальних каскадів на біполярних транзисторах для різних схем увімкнення: зі спільним емітером (СЕ), спільним колектором (СК), спільною базою (СБ).