Цель: закрепление теоретических знаний по теме «Усилители напряжения» и приобретение практических навыков расчета параметров усилителя с разными видами стабилизации.

Задачи: ознакомиться с методами стабилизации усилителя, рассмотреть особенности режимов работы, сформировать умение рассчитывать параметры элементов схемы усилителя с помощью осциллографа, умение пользоваться справочной литературой, научить студентов применять теоретические знания на практике, организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество

Материалы, оборудование, ТСО, программное обеспечение: ПО Multisim 17, ПК, рабочая тетрадь по электронной технике

Литература, информационное обеспечение:

1. Москатов Е.А. Основы электронной техники. Учебное пособие - Ростов н/Д.: Феникс, 2014.

2. Вайсбурд Ф.И., Панаев Г.А., Савельев Б.И. Электронные приборы и усилители. Учебник - М.: Либрком, 2010.

3. Горшков Б.И., Горшков А.В. Электронная техника - М.: Академия, 2010.

 Порядок выполнения практической работы:

Краткие сведения:

Процессы, происходящие внутри усилительных элементов, в значительной степени зависят от температуры. А значительное изменение температуры приводит к изменению параметров и характеристик транзистора, повлечь за собой смещение точки покоя, потери работоспособности схемы. Помимо температуры окружающей среды, причиной нагрева устройств является мощность, рассеиваемая транзисторов в коллекторном переходе при протекании коллекторного тока. Таким образом, каскады на биполярных транзисторах требуют температурной стабилизации, чтобы снизить влияние температуры на точку покоя.

Кроме того, на изменение положения точки покоя влияют и сами схемы включения биполярных транзисторов. Так в схеме с ОБ изменение тока коллектора составляет десятки – сотни микроампер и практически не сказывается на положении точки покоя.

В схеме с ОЭ изменение тока коллектора составляет несколько миллиампер, что приводит к значительному смещению точки покоя.

Таким образом, схема с ОЭ требует обязательной стабилизации точки покоя, для чего используют внешнюю отрицательную обратную связь.

Различают различные способы стабилизации точки покоя.

1 Стабилизация точки покоя отрицательной обратной связью по напряжению – это такая коллекторная стабилизация, при которой смещение на базу осуществляют включение резистора Rб между коллектором и базой. Тогда при увеличении тока коллектора уменьшается напряжение коллектора, что приводит к уменьшению тока базы. И тогда смещение точки покоя будет меньше. Стабилизация рабочей точки тем выше, чем меньше сопротивление коллектора.

2 Стабилизация точки покоя ООС по току. Такая стабилизация называется эмиттерной и осуществляется за счет включения резистора Rэ в цепь эмиттера. При этом на базу транзистора подается фиксированное напряжение с помощью делителя Rд1, Rд2.

При увеличении тока коллектора, происходит увеличение и тока эмиттера, а, следовательно, и падение напряжения на эмиттерном сопротивлении Rэ. Уменьшается напряжение база – эмиттер, уменьшается ток коллектора. Резистор Rэ создает ООС по переменному току, поэтому его шунтируют конденсатором большой емкости (порядка сотен мкФ). В данной схеме Rк не влияет на стабильность точки покоя, поэтому наиболее используема.

Однако цепи стабилизации потребляют дополнительную мощность от источников питания и ухудшают усилительные свойства каскада. Такая потеря мощности составляет 20-100% мощности коллекторной цепи. Поэтому для компенсации влияния температуры приходится применять специальные меры - термокомпенсацию

Для организации такой стабилизации используют термочувствительные резисторы (терморезисторы, полупроводниковые диоды, смещённые в прямом или обратном направлениях).

Схемы с термокомпенсацией хорошо работают при колебаниях напряжения источника питания и при низких рабочих температурах. С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на базе транзистора, а ток коллектора остается неизменным.

Термосопротивления бывают с отрицательным и с положительным температурным коэффициентом. Первые включаются вместо Rд2 или цепь коллектора, вторые – в цепь эмиттера.

Вопросы допуска :

1 Как влияет изменение температуры на параметры и характеристики усилителя?

2 Как изменяется положение точки покоя на ВАХ биполярного транзистора?

3 Какие способы стабилизации точки покоя вы знаете?

4 Что такое коллекторная стабилизация?

5 Что такое эмиттерная стабилизация?

Содержание отчета :

1 Название и цель работы.

2 Принципиальная схема исследуемого усилителя.

Рисунок 1 - Принципиальная схема усилителя с эмиттерной стабилизацией

3 Таблица результатов измерений.

4 Расчетная часть

По заданию преподавателя

Порядок выполнения

Активизировать программу Multisim.

Установить % изменения построечного резистора 100Ом с помощью клавиши R (английский регистр) значение «0».

Включить режим моделирования.

Записать в таблицу измерений показания всех вольтметров и начертить осциллограмму, соответствующую данным условиям.

Повторить измерения для значений подстроечного резистора, указанных в таблице.

Выключить режим моделирования.

Контрольные вопросы :

1 Какие процессы происходят в схеме усилителя с эмиттерной стабилизацией?

2 Как осуществляется коллекторная стабилизация?

3 Что такое термостабилизация точки покоя?

4 Какими достоинствами обладает усилитель с термокомпенсацией?

5 Как зависит положение точки покоя биполярного транзистора от полупроводникового материала, используемого для его изготовления?

Виды контроля (Оценка):

Лабраторные работы оцениваются следующим образом:

оценка «5» ставится, если:

- работа выполнена самостоятельно в объеме 100 % и получен верный ответ или иное требуемое представление результата работы;

- нет нарушений в оформлении работы;

- правильно выполнено свыше 95 % работы.

- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы

оценка «4» ставится, если:

- работа выполнена самостоятельно в объеме 100 % (допускаются небольшие  математические ошибки, не влияющие на конечный результат;

- незначительные нарушения в оформлении практической работы, исправления;

- правильно выполнено свыше 85 % работы;

- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы (допускается 1-2 не точности в ответах)

оценка «3» ставится, если:

- работа выполнена в объеме 100 %, но допущены ошибки, приводящие к неверному конечному результату.

- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы (допускается 1-2 не точности в ответах)

оценка «2» ставится, если:

- допущены существенные ошибки, показавшие, что студент не владеет обязательными знаниями, умениями, необходимыми для выполнения работы, или значительная часть работы выполнена не самостоятельно;

- грубые нарушения в оформлении практической работы;

- даны ответы не на все вопросы допуска и контрольные вопросы

Лабораторная работа №9

«Исследование работы трансформаторного усилителя мощности»

Продолжительность проведения – 2 часа