Расчет и моделирование усилительного каскада на биполярном транзисторе

 

 

 

 

 

4.5.1. Номинальный режим.

 

1. Сопротивление транзистора.

Рисунок 4.18. Сопротивление транзистора 

 

Экспериментальное значение сопротивления: =547,4 Ом.

Расчетное значение сопротивления: =477,53 Ом.

2. Входное сопротивление

Рисунок 4.19. Входное сопротивление 

.

 

Экспериментальное значение сопротивления: =1518Ом.

 Расчетное значение сопротивления:  =1456,7 Ом

 

 

 

 

 

 

3. Входное сопротивление 

       

Рисунок 4.20. Входное сопротивление 

.

Экспериментальное значение сопротивления: =1147 Ом

Расчетное значение сопротивления: =1106Ом.

     По полученным результатам  видно, что входные сопротивления  усилителя и каскада отличаются  от расчетных незначительно.

 

4.5.2. Rэ=0.

 

1. Сопротивление транзистора.

Рисунок 4.21. Сопротивление транзистора 

Экспериментальное значение сопротивления: =536,131 Ом

Расчетное значение сопротивления: =477,53 Ом.

 

1. Входное сопротивление 

       

 

Рисунок 4.22. Входное сопротивление 

.

Экспериментальное значение сопротивления:  =481,194  Ом

Расчетное значение сопротивления: =477,53 Ом

 

2. Входное сопротивление 

    

Рисунок 4.23. Входное сопротивление

.

 

Экспериментальное значение сопротивления: =486,980 Ом

Расчетное значение сопротивления: =432,75 Ом.

4.5.3. Сэ=0.

 

1. Сопротивление транзистора. 

   

Рисунок 4.24. Сопротивление транзистора 

 

Экспериментальное значение сопротивления: =545,511 Ом

Расчетное значение сопротивления: =477,53 Ом

2. Входное сопротивление

             

Рисунок 4.25. Входное сопротивление

.

 

Экспериментальное значение сопротивления:  =29541 Ом

Расчетное значение сопротивления: =30256,7 Ом.

 

 

 

1. Входное сопротивление 

            

Рисунок 4.26. Входное сопротивление

.

 

Экспериментальное значение сопротивления: =3992 Ом.

Расчетное значение сопротивления: =4004,24 Ом.

По полученным графикам были определены требуемые  сопротивления. Результаты их экспериментального определения получились отличными  от расчетных.

 

Таблица 4.5 Результаты.

	Расчетные значения			Практические значения
	(Om)	(Om)	(Om)	(Om)	(Om)	(Om)
Номинальный режим	1456,7	1106	477,53	1518	1147	547,4
Rэ1=0	477,53	432,75	477,53	481,194	486,980	536,131
Cэ=0	30256,7	4004,24	477,53	29541	3992	545,511

 

Сравнивая значения сопротивлений, полученных в  результате моделирования, с расчётными видно, что результаты как и в предыдущих случаях немного отличаются, но незначительно. Сопротивление определяется сопротивлением транзистора и сопротивлением эмиттерной нагрузки, состоящей из сопротивлений и , включенной в параллель с . В номинальном режиме на низких частотах сопротивление усилителя максимально, т.к. сопротивление стремится к бесконечности. С увеличением частоты сопротивление уменьшается, следовательно уменьшается и сопротивление и на высоких частотах становится минимальным.

В режиме когда =0 сопротивление усилителя на низких частотах максимум, а с увеличением частоты уменьшается сильнее, по сравнению с номинальным режимом, потому что всё сопротивление определяется сопротивлением транзистора и сопротивлением и сопротивлением транзистора, которое определяет ёмкость . В режиме с =0 сопротивление определяется сопротивлениями и , а также и сопротивлением транзистора. На низких частотах оно максимально, а с увеличением частоты начинает медленно уменьшаться, так же как сопротивление транзистора.

Сопротивление определяется сопротивлениями делителя и , включенными параллельно. В номинальном режиме на низких частотах сопротивление максимально, а с увеличением частоты начинает резко уменьшаться, за счет уменьшения сопротивления емкости , и на высоких частотах достигает минимального значения. В режиме с =0 сопротивление с увеличением частоты уменьшается быстрее, по сравнению с номинальным режимом, так как определяется сопротивлением транзистора и сопротивлением делителя. В режиме с =0 сопротивление определяется сопротивлением делителя и включенными параллельно. В этом случае сопротивление каскада уменьшается медленнее, и с уменьшением частоты от бесконечности до 0, на высоких частотах входное сопротивление растет.  Достигая на средних частотах значения , на низких частотах входное сопротивление также начинает расти, и в пределе оно достигало бы значения при отключенном конденсаторе , но за счет того, что на входе стоит разделительный конденсатор , входное сопротивление на низких частотах в пределе будет стремиться к бесконечности.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Заключение

 

В данной  курсовой работе был произведён расчёт параметров усилительного каскада на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером при максимальном использовании параметров транзистора и проведена проверка этих параметров с помощью компьютерного моделирования усилительного каскада в пакете схематического моделирования Micro-Cap.

В ходе моделирования  были проверены все основные рассчитанные параметры, что помогло убедится в правильности расчетов, по крайней мере по характеру зависимостей, установленных между параметрами в различных режимах. Экспериментально были получены значения токов и напряжений при постоянном токе от источника питания, эти значения имели небольшие расхождения с рассчитанными параметрами рабочей точки, а также значениями элементов схемы, установленными в соответствии с рядами Е24 и Е6. Далее практически были получены и проанализированы входной, выходной сигналы и спектральная характеристика для трех случаев (номинальный режим, отсутствие ООС и максимальная ООС). По этим графикам удалось установить полученное при моделировании усиление ( ) и коэффициент нелинейных искажений. Эти данные также немного отличались от расчетных, что объясняется выше установленными причинами. Также были получены АЧХ для трех случаев и изменения АЧХ в зависимости от значений температуры. На этом этапе, были рассчитаны практические значения коэффициентов нестабильности усиления и полосы пропускания. Видно, что введение ООС позволяет уменьшить нестабильность коэффициента усиления во столько же раз, во сколько снижается само усиление, кроме того, во столько же раз уменьшаются нелинейные искажения сигнала, и расширяется полоса пропускания усилителя. К тому же, в режиме снятия АЧХ были получены значения сопротивлений транзистора, на входе усилителя и на входе каскада. Таким образом, удалось как можно более подробно изучить не только теоретически, но и увидеть экспериментально работу усилительного каскада на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером.