Задание 3.

Собрать в программе EWB усилитель переменного тока по схеме, с применением транзистора, подключив все необходимые приборы: функциональный генератор, осциллограф, анализатор частотных характеристик.

Определить, используя анализатор частотных характеристик (bode plotter): - среднюю частоту полосы пропускания; - нижнюю граничную частоту полосы пропускания; - верхнюю граничную частоту полосы пропускания; - коэффициент усиления по напряжению в рассматриваемой схеме в относительных единицах и в децибелах на нижней, средней и в верхней частоте полосы пропускания; -величину отставания по фазе выходного сигнала относительно входного на нижней, средней и верхней частоте полосы пропускания;

Определить используя осциллограф: - величины k_U и φ при f_нижн,, f_ср, f_верх - вычислить L_U = 201gk_U при f_нижн,, f_ср, f_верх

Рисунок6-Схема лабораторной установки в EWB

Определяем АЧХ посредством Bode Plotter-a.

Рисунок7-Начальные параметры в окне Bode Plotter

В окне Bode Plotter-a отображен график. Определяем центр линии пропускания (ориентировочно), пусть эта средняя точка будет с координатами 4.285Дб и 10.00кГц.

Найдем среднюю, нижнюю и верхние границы линии пропускания.

Рисунок8-Амплитуда Bode Plotter-a

На границе пропускания амплитуда выходного сигнала снизится на 3Дб:

4.285-3=1.285Дб

Необходимо найти точку на графике с получившимся значением амплитуды. Для этого находим точки, с ближайшими значениями к найденному. Такие точки имеют координаты: 1.201Дб 2.848кГц и 1.235Дб 2.546кГц. Вычислим величины абсолютных отклонений, без учета знака:

ΔА1=1.285Дб - 1.235Дб = 0.05Дб

ΔА2=1.285Дб - 40.47Дб = 0.084Дб

Принимаем вторую точку в качестве верхней границы полосы пропускания т.к.: ΔА1>ΔА2: А_верх=1.201Дб, ʄ_верх=2.848кГц.

Аналогично найдем нижнюю границу полосы пропускания: имеем точки 1.221Дб 11.47МГц и 1.270Дб 10МГц.Вычислим величины абсолютных отклонений, без учета знака:

ΔА3=1.285Дб - 1.221Дб = 0.064Дб

ΔА4=1.285Дб - 1.270Дб = 0.015Дб

Принимаем первую точку в качестве нижней границы полосы пропускания т.к.: ΔА3<ΔА4: А_нижн=1.221Дб, ʄ_нижн=11.47МГц. Имея верхнюю и нижнюю границы полосы пропускания определим ʄ_ср

ʄ_ср= = =353.2кГц

Отсюда следует, что средняя точка была определена верно 353.2кГц≈351.1кГц.

Определим коэффициент усиления УПТ.

В окне Bode Plotter-a отображен график. Из него видно, что коэффициент усиления на средней точке равен k_Uср=131 ед.

Эта величина не имеет размерностей. Аналогично определяем величины коэффициентов усиления на верхней и нижних точках границы полосы пропускания k_Uверх =103, k_Uнижн =102.

Рисунок9-Определение магнитудных характеристик в окне Bode Plotter-a

Также можно выразить коэффициент усиления УПТ в Дб, используя следующую формулу: , .

Определяем ФЧХ посредством Bode Plotter-a.

В окне Bode Plotter-a отображен график, по которому находятся значения величин сдвига фаз в градусах:

Рисунок10-определение ФЧХ посредством Bode Plotter-a

Т.о. φ_ср= -179.8 , φ_верх= -105, φ_нижн= - 186.7.

Определяем АЧХ посредством осциллографa.

В свойствах функционального генератора меняем значение частоты на частоту верхней точки границы полосы пропускания, а именно 2.546кГц

Рисунок11-параметры фугкционального генератора

Рис12-осциллограмма сигналов

V_A1=U_вх=19.7782≈20мВ T₁=16.9033мс

V_В2=U_вых=1.7501В Т₂=17.0608мс

Вычисляем коэффициент УПТ по напряжению по формуле:

Выразим получившийся коэффициент УПТ в Дб:

Отставание по фазе выходного сигнала УПТ относительного входного определяется по формуле:

Произведем аналогичные вычисления для двух других случаев, исходя из заданных параметров функционального генератора и графиков осциллографа:

Рисунок13-параметры функционального генератора

Рисунок14-осциллограмма сигналов

V_A1=U_вх=19.8792≈20мВ T₁=49.1537мс

V_В2=U_вых=2.1344В Т₂=49.2801мс

Вычисляем коэффициент УПТ по напряжению по формуле:

Выразим получившийся коэффициент УПТ в Дб:

Отставание по фазе выходного сигнала УПТ относительного входного определяется по формуле:

Рисунок15-параметры функционального генератора

Рисунок16-Осциллограмма сигналов

V_A1=U_вх=19.6977≈20мВ T₁=26.6456мс

V_В2=U_вых=2.8113В Т₂=26.6486мс

Вычисляем коэффициент УПТ по напряжению по формуле:

Выразим получившийся коэффициент УПТ в Дб:

Отставание по фазе выходного сигнала УПТ относительного входного определяется по формуле:

Результаты вычислений занесли в таблицу:

Таблица 6-частотные характеристики измерительных приборов

измерительный прибор	параметры усилителя	при частоте
		fнижн=11,47МГц	fcp=170кГц	fверх=2.546кГц
анализатор частотных характеристик	kU,o.e.	102	131	103
	LU,дб	1.263	1.285	1.275
	f,град	-186.7	-179.9	-105
осциллограф	kU,o.e.	88.	116	143
	LU,дб	89.547	95.072	99.257
	f,град	-141.75.	-225.21	-177.48