Изследване на усилвателни стъпала по схема с ое(общ емитер) и с ос(общ сорс) за средни честоти и в честотна област

Цел на упражнението:

2. Да се снемат експериментално амплитудно-честотните характеристики (АЧХ) на усилвателни стъпала по схема с общ емитер (ОЕ) и общ сорс (ОС), като за всяка от схемите се определи опитно долната гранична честота f_b, горната гранична честота f_h и ширината на честотната лента f = f_h-f_b.

3. Да се изследва влиянието на отделните елементи на посочените по-горе схеми върху амплитудно-честотните им характеристики с помощта на аналоговия симулатор OrCAD PSpice.
Формули за изчисляване на параметрите:

ОЕ: ; ; ;

;

ОЕ с ООВ по ток: ; ;

;

ОС: ; ; ; .

Формули за определяне на коефициента на усилване A_U, на входното и изходното съпротивления (R_iA и R_oA) чрез измервания:

;

; .

Задачи за изпълнение

1. Като се използва фиг.1а,б да се снемат h-параметрите на използвания транзистор в макета BC167A от каталожните данни за I_C = 1mA и да се нанесат в таблица 1.

h-параметри	символ	стойност	дименсия
Входно с-ние	h11		k
Усилване по ток	h21		-
Изходна проводимост	h22		S

2. За схема ОЕ да се изчислят входното съпротивление R_iA, изходното съпротивление R_oA и коефициентът на усилване A_U по указаните по-горе формули.

3. Да се реализира схемата от фиг.2 (ОЕ), като се свържат накъсо букси: 4 и 5, 7 и 12, 13 и 14, 17 и 19, 20 и 21, 24 и 26, 25 и 27. Да се измерят входното съпротивление R_iA, изходното съпротивление R_oA и коефициентът на усилване A_U. Получените стойности да сравнят с изчислените и да се запишат в таблица 2.

За реализиране на измерванията на входа на усилвателя (букса 1) да се подаде от генератор синусоидален сигнал с честота f=1kHz и амплитуда от връх до връх E_Gp-p=50mV. За товарно съпротивление да се използва резистор R_L=10k, като се свържат букси 28 и 30.

параметър	изчислено	измерено
RiA, k
RoA,, k
AU

4. Да се определи фазата на изходния сигнал спрямо входния. Да се начертае формата на входното и изходното напрежение.

5. Да се снеме амплитудно-честотната характеристика на стъпало ОЕ.

На входа на схемата (букса 1) се подава E_G - синусоидален сигнал от генератор. Измерването на АЧХ се осъществява с входен сигнал E_Gp-p = 50mV. Резултатите се нанасят в таблица 3 и се представят графично в логаритмичен мащаб. Измерванията се извършват с осцилоскоп.

Таблица 3. , ,

6. Да се определят долната гранична честота f_b, горната гранична честота f_h и ширината на честотната лента на схемата f. Резултатите да се нанесат в таблица 4.

Долната f_b и горната f_h гранични честоти са тези честоти, при които усилването спада с 3dB, т.е. A_U,(-3dB) = 0,707A_U,(f=1кHz) .
Таблица 4.

fb, Hz	fh, Hz	f= fh - fb, Hz

7. За схема ОЕ с ООВ по ток да се изчислят входното съпротивление R_iA, изходното съпротивление R_oA и коефициентът на усилване A_U по указаните по-горе формули.

8. Да се реализира схемата от фиг.3 (ОЕ с ООВ по ток), като се прекъсне връзката между букси 24 и 26. При входен сигнал E_Gp-p=200mV да се извършат аналогични измервания, както в точка 3. Резултатите да се запишат в таблица, подобна на таблица 2.

9. За схема ОС да се изчислят изходното съпротивление R_oA и коефициентът на усилване A_U по указаните по-горе формули (стръмността на транзистора да се отчете от фиг.1в за I_D = 1mA, r_DS = 30k).

10. Като се използва ма­­­­кетът ЛАМС1 да се реализира схемата на стъпало ОС, като се свържат накъсо букси 8 и 9, 10 и 11. Да се измерят изходното съпротивление R_oA и коефициентът на усилване A_U. Получените стойности да сравнят с изчислените и да се нанесат в таблица, подобна на таблица 2.

За реализиране на измерванията на входа на усилвателя (букса 2) 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 R_L=10k, като се свържат накъсо букси 12 и 13.

11. Да се снеме амплитудно-честотната характеристика на стъпало ОС. 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 долната гранична честота f_b и горната гранична честота f_h на схемата.
Изследване на АЧХ чрез PSpice симулации

За да се изследват АЧХ с помощта на аналоговия симулатор OrCAD PSpice, се стартират съответните файлове, посочени в заданието. АЧХ се визуализират в Probe чрез командите Trace/Add, след което се избира желаната характеристика. Визуализацията в децибели става с DB(V(out)/V(in)). Използването на курсора става с командата Tools/Cursor/Display.

12. Да се изследва влиянието на емитерния кондензатор C_Е върху АЧХ. Работният файл е lab_oep.sch. Честотният анализ се извършва при три стойности на C_Е: 470nF, 4,7F и 470F. Да се снемат АЧХ и стойностите на двете гранични честоти f_b и f_h за трите стойности на кондензатора.

13. Да се изследва влиянието на капацитивен товар върху АЧХ. Работният файл е lab_oep2.sch. Анализът се извършва при три стойности на товарния капацитет C_L: 100pF, 1nF и 15nF. Резултатите да се снемат по указания в т.11 начин.

14. Да се снеме амплитудно-честотната характеристика на стъпало ОЕ с ООВ по ток. Работният файл е lab_oefb.sch. Резултатите да се снемат по указания в т.11 начин.

15. Да се изследва АЧХ на стъпало ОС. Работният файл е lab_os.sch. Да се нанесат стойностите на напреженията върху схемата. Резултатите да се снемат по указания в т. 11 начин.

Да се начертаят снетите АЧХ. При изследване влиянието на даден елемент да се начертаят на една координатна система отделните случаи.


Фиг.1а

Фиг. 1б

Фиг. 2	Фиг. 3		Фиг. 5
Фиг. 4		Фиг. 6