4.2 Подготовка к работе

4.2.1 Изучить теоретические положения по теме проводимых исследований, используя конспект лекций, рекомендованную литературу и подраздел 4.1 методических указаний.

4.2.2 Подготовить отчет в соответствии с требованиями, изложенными в разделе 1 методических указаний.

4.3 Задание на проведение исследований

4.3.1 Исследовать влияние положения исходной рабочей точки транзистора на нелинейные искажения выходного сигнала.

4.3.2 Исследовать влияние амплитуды входного сигнала на нелинейные искажения выходного сигнала.

4.3.3 Исследовать влияние сопротивления нагрузки и емкости разделительных и блокировочных конденсаторов на АЧХ и ФЧХ усилительного каскада.

4.3.4 Снять амплитудную характеристику каскада и определить динамический диапазон усилителя.

4.3.5 На основе полученных экспериментальных данных определить основные параметры усилительного каскада.

4.4 Порядок проведения исследований

4.4.1 Собрать схему лабораторной установки, приведенную на рисунке 4.6. Задать номиналы резисторов R_К, R_Н и тип транзистора VT в соответствии с номером варианта индивидуальных заданий (таблица 4.6), а сопротивление резистора R_Э – исходя из условия R_Э = (0,2 ... 0,3) R_К.

Р исунок 4.6

4.4.2 Включить моделирование и снять АЧХ усилительного каскада с помощью измерительного прибора «Bode Plotter» (рисунок 4.7). Определить верхнюю и нижнюю граничные частоты полосы пропускания, ширину полосы пропускания и значение коэффициента усиления напряжения в диапазоне средних частот (то есть максимальное значение K₀). Изображение АЧХ усилительного каскада поместить в отчет.

Р исунок 4.7

4.4.3 Снять ФЧХ усилительного каскада. По ФЧХ определить частоты, на которых фаза выходного сигнала изменяется на /4 по сравнению с ее значением в диапазоне средних частот (в середине полосы пропускания). Сравнить эти частоты с граничными частотами полосы пропускания усилительного каскада.

Поместить в отчет изображение ФЧХ усилительного каскада.

4.4.4 Выбрать вид сигнала, формируемого функциональным генератором – синусоидальное колебание. Установить амплитуду сигнала равной U_{т и} = 10 мВ, а частоту f_с – соответствующей частоте, при которой коэффициент усиления напряжения принимает максимальное значение (в пределах полосы пропускания). Измерить с помощью осциллографа амплитуды напряжений на входе усилителя и на нагрузке R_H. Определить коэффициент усиления напряжения усилителя.

Примечание – Если форма сигнала на выходе усилителя отличается от синусоидальной, то, прежде чем проводить измерение амплитуд напряжений, необходимо добиться устранения искажения формы выходного напряжения, плавно уменьшая сопротивление резистора R_б2.

Вид экрана осциллографа поместить в отчет.

4.4.5 Изменяя сопротивление резистора R_б1 в сторону уменьшения (6,8 кОм; 6,2 кОм; 5,6 кОм; 5,1 кОм; 4,7 кОм; 4,3 кОм; 3,9 кОм; 3,6 кОм; 3,3 кОм), следить за изменениями формы сигнала на нагрузке. Значение сопротивления, при котором явно проявляются нелинейные искажения выходного сигнала, записать в отчет. Занести в отчет изображение экрана осциллографа при наличии нелинейных искажений. Проанализировать причину возникновения нелинейных искажений. Сформулировать выводы.

Восстановить исходное значение сопротивления резистора R_б1.

4.4.6 Изменяя амплитуду входного сигнала, с помощью осциллографа измерять амплитуду сигнала на нагрузке. Результаты заносить в таблицу 4.1. Одновременно следить за изменениями формы сигнала на нагрузке. Записать в отчет значение амплитуды входного сигнала, при котором возникают нелинейные искажения выходного сигнала. Занести в отчет изображение экрана осциллографа при входном напряжении U_{т и} = 300 мВ.

Таблица 4.1

Uт и, мВ	0	1	2	5	10	20	50	100	150	200	300
Uвых, мВ

Используя результаты измерений (таблица 4.1), построить амплитудную характеристику усилительного каскада.

Определить динамический диапазон усилителя (принять U_вх1 = 25 мкВ).

Проанализировать полученные результаты. Сформулировать выводы.

Восстановить амплитуду входного сигнала, равной U_{т и} = 10 мВ.

4.4.7 Поочередно изменяя сопротивление нагрузки R_H, емкость разделительных конденсаторов С_р1 и С_р2, емкость блокировочного конденсатора С_бл, с помощью прибора «Bode Plotter» измерять значение коэффициента усиления напряжения на частоте входного сигнала f_с. Результаты измерений занести в соответствующие таблицы (таблицы 4.2, 4.3, 4.4 и 4.5).

Примечание – Каждый раз, начиная исследования влияния очередного элемента схемы на величину коэффициента усиления напряжения, восстановить исходные значения всех остальных элементов.

Сформулировать выводы о влиянии параметров элементов схемы на величину коэффициента усиления напряжения.

Восстановить исходные значения всех элементов схемы.

Таблица 4.2

RH, кОм	0,1	1	10	20	50	100	200
KU

Таблица 4.3

Ср1, мкФ	0,001	0,01	0,1	1	10	20	100
KU

Таблица 4.4

Ср2, мкФ	0,001	0,01	0,1	1	10	20	100
KU

Таблица 4.5

Сбл, мкФ	0,001	0,01	0,1	1	10	20	100
KU

4.4.8 Собрать схему, приведенную на рисунке 4.8. Параметры сигнала на выходе функционального генератора задать, как в п. 4.4.4. Амперметры и вольтметр подготовить для измерения синусоидальных токов и напряжения (режим АС).

Рисунок 4.8

Включить моделирование и записать полученные значения токов I_Б, I_К и напряжения U_БЭ. Используя формулы (4.15) … (4.20), вычислить основные параметры усилительного каскада: входное и выходное сопротивления, коэффициент усиления тока, коэффициент усиления напряжения.

Сравнить рассчитанное значение коэффициента усиления напряжения с аналогичным параметром, полученным в п. п. 4.4.2, 4.4.4.

Проанализировать полученные результаты. Сформулировать выводы.