Разработка и изготовление лабораторного стенда для изучения выходных характеристик и параметров биполярных транзисторов

        Казалось бы, что, увеличивая значение R_к и R_н, можно обеспечить сколь угодно большое значение К_ср. Однако, как будет показано ниже, увеличение К_ср автоматически приводит к уменьшению значения верхней граничной частоты усиления wв (или то же самое, полосы пропускания усилителя).

2.5 Область нижних частот

        «Завал» АЧХ в области нижних частот обусловлен наличием разделительных конденсаторов Ср1, Ср2 и конденсатора в цепи эмиттера Сэ.

Сопротивление любого конденсатора напрямую зависит от частоты и  определяется следующим образом:

        .                                                                                                    (2.7)                                                                                

        С понижением частоты его сопротивление возрастает.

        В нашем случае (см. рис.2.7), конденсатор Ср1 включен последовательно между источником входного сигнала и входом усилителя. Совместно с входным сопротивлением усилителя он образует делитель напряжения. С понижением частоты сопротивления конденсатора Ср1 возрастает. Большая часть входного напряжения выделяется на этом конденсаторе, а на вход усилителя поступает меньшая часть. В итоге: уменьшается сигнал на выходе; уменьшается коэффициент усиления на нижних частотах; коэффициент частотных искажений Мн возрастает.

        Аналогично влияет и конденсатор Ср2, который совместно с Rн образует еще один выходной делитель напряжения. Коэффициенты частотных искажений для входной и выходной цепей определяются в виде:

        ,                                                                                    (2.8)                                                                                

причем для входной  цепи:

        tн вх=Ср1 (R_r+R_{вх тр});                                                                               (2.9)                                                                                

а для выходной цепи:

        tн вых=Ср2 (R_к+R_н).                                                                                (2.10)                                                                                

Суммарные же частотные искажения  определяются в виде:

        Мн=Мн вх∙Мн вых                                                                                   (2.11)                                                                                

        Из приведенного выражения для частотных искажений видно, что с понижением частоты и уменьшением значения емкостей разделительных конденсаторов Ср1 и Ср2 значение Мн возрастает. Следовательно, Кн уменьшается, что и способствует «завалу» АЧХ.

2.6 Область верхних частот

        На «завал» АЧХ и появление дополнительных фазовых сдвигов основное влияние оказывают следующие причины:

• зависимость коэффициента усиления транзистора β от частоты из-за

инерционности носителей. С  ростом частоты значение β уменьшается;

• наличие барьерной ёмкости Ск', в которую ответвляется часть коллекторного тока. Ток в нагрузке и выходное напряжение уменьшается;
• наличие ёмкости монтажа См и ёмкости нагрузки Сн, которые оказываются подключенными параллельно Rк'. С ростом частоты они уменьшают эквивалентное сопротивление нагрузки по переменному току. За счёт этого (как и за счёт влияния Ск') на нагрузке уменьшается выходное напряжение. Коэффициент усиления на высокой частоте уменьшается.

        Частотные искажения для области верхних частот определяются следующим выражением:

        ,                                                                             (2.12)                                                                                

        где: t_β ─ постоянная времени транзистора, определяющая его частотные свойства;

        t_в=Со'∙Rк' ─ постоянная времени нагрузки.

        Верхняя граничная частота усиления при заданных частотных искажениях определиться в виде:

                                                                                                   (2.13)                                                                                

        Из приведенного выражения очевидно, что wв будет увеличиваться при использовании более высокочастотного транзистора с меньшими значениями t_β, а также при уменьшении Rк' и Со'.

        Для характеристики свойств усилителя, кроме диапазона усиливаемых частот, вводится понятие площади усиления:

        П=Кср∙wв                                                                                                  (2.14)                                                                                

        В приведенном выражении для увеличения Кср мы должны увеличивать значение Rк', что следует из анализа в области средних частот.

        Но увеличение Rк' автоматически приводит к уменьшению wв. Значение площади усиления, определяемой как произведение Кср и wв, для данного типа усилителя остаётся примерно постоянным.

        Это говорит о том, что одновременно обеспечить большое значение коэффициента усиления Кср и широкую полосу усиливаемых частот wв невозможно.

        Поэтому реальные усилители выполняют многокаскадными. Причём каждый каскад выполняют широкополосным (т.е. значение wв велико), но с малым коэффициентом усиления. Общий коэффициент усиления определяют как произведение коэффициентов усиления отдельных каскадов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Главной задачей  курсовой работы являлось:

1. Изучение справочной литературы по каскаду и транзистору;
2. Изучение паспортных параметров и статистические характеристики транзистора;
3. Изучение основных параметров усилительного каскада.
4. Также были произведены расчеты:

 

•   Коэффициенты частотных искажений для входной и выходной цепей определяются в виде:      

tн вх=Ср1 (R_r+R_{вх тр});            R_{r=50 Ом}   R_{вх=60 Ом} Ср1=1 мкФ

        tн вх=110 Гц

•         tн вых=Ср2 (R_к+R_н).              R_{к=60 Ом}    R_{н=70 Ом}    Ср2=1 мкФ

        tн вых=130 Гц

• Суммарные частотные искажения определяются в виде:

tн=tн вх∙tн вых

tн=240

Из приведенного выражения для частотных искажений  видно, что значение емкостей разделительных конденсатор Ср1 и Ср2 значительно возрастает.                                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и микросхемотехника -2006. 384 с.
2. Бобровников Л.З  Электроника. – СПб: Питер, 2004. 321 с.
3. Войшвило Г.В. Усилительные устройства. - М.: Радио и Связь, 1983.
4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. - М.: Высшая школа, 1982.
5. Герасимов В.Г. Основы промышленной электроники. - М.: Высшая школа, 1988.
6. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. - М: Высшая школа, 1982.
7. Захаров В.К. Электронные элементы автоматики. - Л.: Энергия, 1975.
8. Миловзоров О.В., Панков И.Г. Электроника М.:Высшая школа 2005 – 288 с.
9. Соболев В.Д. Физические основы электронной техники. Учебник для         вузов.-М.: Высш. шк., 1979.-448 с.
10. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: Госэнергоиздат, 1963.
11. Фридрихов С.А., Мовнин С.Н. Физические основы электронной техники. Учебник для вузов.-М.: Высш. шк., 1982.-608 с.