3 Порядок выполнения работы

Получить у преподавателя вариант задания из табл.1. Выполнить расчет вспомогательных и основных параметров УК:

а также полосы и площади усиления УК без ООС и с ООС по формулам: и (раздел 2).

Выполнить расчет на ЭВМ (имя программы LAU1) нормированных ЧХ, ФХ и ПХ, построить их в функции циклической частоты f и времени t.

В программе LAU1 в качестве переменных аргументов приняты нормированная частота или время. Для перехода к частоте f или времени t используйте следующие соотношения:

- в области НЧ;

- в области ВЧ;

- в области влияния цепочки для НЧ;

- в области малых значений времени;

- в области больших значений времени;

- в области влияния цепочки для больших значений времени.

По результатам расчетов должны быть построены следующие нормированные ЧХ, ФХ, ПХ:

Примечание: ЧХ и ФХ в области НЧ, СЧ и ВЧ построить в общей системе координат для ЧХ и для ФХ.

Подготовить ответы на контрольные вопросы. Перед выполнением лабораторной работы представить преподавателю результаты расчетов и графических построений и дать им физическое и теоретическое толкование.

ТАБЛИЦА 1

вариант	, кОм	, пФ	обл. малых времен	, мкФ	, мкФ	обл. больших времен
			, мкс			, мс	, мс	, мс
1	1	620	5	0,05	33	0,05	0,1	0,2
2	1	1000	8	0,1	66	0,1	0,2	0,4
3	1	1600	13	0,15	33	0,15	0,3	0,6
4	2	620	10	0,05	66	0,05	0,1	0,2
5	2	1000	16	0,1	33	0,1	0,2	0,4
6	2	1600	25	0,15	66	0,15	0,3	0,6
7	0,67	620	3	0,05	33	0,05	0,1	0,2
8	0,67	1000	5	0,1	66	0,1	0,2	0,4
9	0,67	1600	8	0,15	33	0,15	0,3	0,6

Структурная схема лабораторной установки представлена на рис.4.

Рис.4. Структурная схема лабораторной установки.

G – генератор испытательных сигналов (гармонических или импульсных);

A – усилитель;

P – осциллограф или вольтметр.

Генератор G подключается к гнезду X1, регистрирующий прибор P – к гнезду X21 или X18. Для исключения нелинейных искажений амплитуда входного сигнала на гнезде X2 не должна превышать значения, указанного в табл.2.

ТАБЛИЦА 2

, кОм	При отсутствии ООС, >>0	При наличии ООС,
1	0,04	1,2
2	0,013	0,39

Примечание. Все виды подключений и коммутаций в схеме производить при выключенном питании .

Подключите с помощью перемычек соответствующие заданному варианту элементы схемы, генератор и регистрирующий прибор, включите питание схемы. Поддерживая постоянным и допустимым уровень сигнала на входе УК и изменяя его частоту или длительность, измерить уровень выходного сигнала в функции частоты (ЧХ) или времени (ПХ).

5.1. Исследование ЧХ каскада без ООС через резистор и без учета влияния развязывающего НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и закоротите .

1. Генератор G гармонических сигналов подключите к гнезду X1, регистрирующий прибор P – к гнезду X21.

2. Установите на гнезде X2 допустимый уровень (табл.2) амплитуды входного сигнала. Изменяя частоту F генератора в пределах от 20 Гц до 200 кГц и строго поддерживая постоянным значение УК, измерять и фиксировать в таблице выходное напряжение УК на частотах F, соответствующим расчетным значениям.

3. Выполните расчет экспериментальной ЧХ во всем диапазоне усиливаемых частот по формуле:

4. Определите коэффициент усиления в области средних частот (1000 – 5000 Гц).

5. Выполните расчет экспериментальной нормированной ЧХ во всем диапазоне усиливаемых частот по выражению: и постройте ее зависимость от частоты на расчетном теоретическом графике .

6. Определите граничные частоты и по уровню , вычислите полосу пропускания и площадь усиления каскада.

7. Выделите на графике области НЧ, СЧ и ВЧ и укажите, какие элементы схемы влияют на вид в выделенных областях диапазона усиливаемых частот.

5.2. Исследование ЧХ каскада без ООС через резистор и с учетом влияния развязывающего НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и .

Далее проделать все пункты 1-7 подраздела 5.1., учитывая, что , , находятся и сравниваются с теоретическими [(12) раздел 2] значениями в области НЧ с учетом фильтра .

5.3. Исследование усилительных свойств и ЧХ каскада с ООС через резистор ( ) без НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и закоротите .

1. Генератор G гармонических сигналов подключите к гнезду X1, регистрирующий прибор – к гнезду X21.

2. Установите на гнезде X2 допустимый уровень (табл.2) амплитуды входного сигнала. Изменяя частоту F генератора в пределах от 20 Гц до 200 кГц и строго поддерживая постоянным значение , измерять и фиксировать в таблице выходное напряжение УК на измеряемых частотах F, соответствующим расчетным значениям.

3. Выполните расчет экспериментальной ЧХ во всем диапазоне усиливаемых частот по формуле:

4. Определите коэффициент усиления в области средних частот (1000 – 5000 Гц). Определите глубину ООС из соотношения: Найдите фактор обратной связи по формуле:

5. Выполните расчет экспериментальной нормированной ЧХ во всем диапазоне усиливаемых частот по выражению: и постройте ее зависимость от частоты совместно с теоретической.

6. Определите граничные частоты и по уровню , вычислите полосу пропускания и площадь усиления каскада.

7. Выделите на графике в области НЧ, СЧ, ВЧ и укажите, какие элементы схемы влияют на вид в выделенных областях диапазона усиливаемых частот.

8. Приведите вывод о влиянии ООС на коэффициент усиления УК, ЧХ, полосу пропускания и площадь усиления каскада.

5.4. Исследование ЧХ каскада с ООС через резистор ( ) и с учетом влияния НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и .

Далее проделать все пункты 1-8 подраздела 5.3. В пункте 8 дополнительно привести краткое резюме о влиянии на ЧХ каскада в области НЧ.

5.5. Исследование ЧХ из-за влияния цепочки без учета влияния фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и закоротите .

1. Генератор G гармонических сигналов подключите к гнезду X1, регистрирующий прибор – к гнезду X18.

2. Установите на гнезде X2 допустимый уровень (табл.2) амплитуды входного сигнала. Изменяя частоту F генератора в пределах от 20 Гц до 10 кГц и строго поддерживая постоянным значение УК, измерять и фиксировать в таблице выходное напряжение на гнезде X18 на частотах F, соответствующих расчетным значениям [см.(9) раздел 2].

3. Выполните расчет экспериментальной ЧХ во всем диапазоне усиливаемых частот по формуле:

4. Выполните расчет экспериментальной нормированной ЧХ во всем диапазоне частот по выражению: где - коэффициент усиления УК на средних частотах (1000 – 5000 Гц) Постройте ее зависимость от частоты совместно с теоретической ЧХ [см.(9) раздел 2].

5. Определите частотные искажения, вносимые цепочкой , на усилителя без ООС по формуле:

6. Поясните, как изменится вид при увеличении или уменьшении глубины ( ) ООС.

5.6. Исследование ЧХ из-за влияния цепочки с учетом влияния НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и .

Далее проделать все п.п. 1-6 подраздела 5.5. В п.6 дополнительно привести краткое резюме о влиянии на ЧХ каскада.

5.7. Исследование ПХ каскада без ООС и без учета влияния НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и закоротите .

1. Генератор G гармонических сигналов подключите к гнезду X1, регистрирующий прибор P – к гнезду X21.

2. Установите на гнезде X2 допустимый уровень (табл.2) амплитуды входного импульса отрицательной полярности .

3. Установите период следования импульсов 25 мс (частота повторения 500 – 200 Гц).

5.7.1. Исследование ПХ каскада в области малых времен (реакции УК на передний фронт импульса).

1. Установите длительность ( ) входного импульса в соответствии с вариантом задания (табл.1).

2. Получите изображение переднего фронта импульса на выходе УК и зафиксируйте в масштабе его форму и амплитуду.

3. Определите выходное напряжение импульса в установившемся режиме и вычислите коэффициент усиления каскада:

4. Выполните расчет экспериментальной нормированной ПХ каскада в диапазоне по выражению:

5. Определите на графике временное положение уровней , и относительно положения . Вычислите время установления фронта импульса и время запаздывания фронта относительно начала отсчета . Сравните экспериментальные значения и с теоретическими.

6. Укажите, какие элементы схемы влияют на искажение переднего фронта импульса.

5.7.2. Исследование ПХ каскада в области больших времен (реакции УК на прохождение прямоугольного импульса большой длительности).

1. Установите наименьшее из трех значение длительности входного импульса для области больших времен (табл.1)

2. Получите изображение выходного импульса и убедитесь, что его полярность обратна полярности входного. Зафиксируйте в масштабе его амплитуду и форму в зависимости от времени.

3. Определите выходное напряжение импульса при и вычислите коэффициент усиления каскада:

4. Выполните расчет экспериментальной нормированной ПХ каскада в диапазоне по выражению: и постройте ее в зависимости от времени на расчетном теоретическом графике ПХ. [см.(7) раздел 2].

5. Выполните п.п. 1-4 для двух других длительностей входных импульсов (табл.1).

6. По нормированным экспериментальным переходным характеристикам для трех входных длинных импульсов определите скол вершины импульсов по формуле: Сравните экспериментальные значения с теоретическими для трех входных длинных импульсов.

7. Укажите, какие элементы схемы влияют на искажения вершины импульса.

5.8. Исследование ПХ каскада без ООС и с учетом НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и .

5.8.1. Исследование ПХ каскада в области малых времен без ООС с учетом фильтра .

Далее выполнить п.п. 1-6 подраздела 5.7.1. В п.6 дополнительно поясните влияние на ПХ каскада фильтра .

5.8.2. Исследование ПХ каскада в области больших времен без ООС с учетом фильтра .

Выполнить п.п. 1-7 подраздела 5.7.2., учитывая, что расчет теоретических переходных характеристик следует выполнять по выражению (14) раздел 2, а скол вершины импульса следует определять с учетом .

В п.7 дополнительно поясните влияние на ПХ каскада фильтра .

5.9. Исследование ПХ каскада с ООС через резистор и без учета влияния НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и закоротите .

Выполнить п.п. 1-3 подраздела 5.7.

5.9.1. Исследование ПХ каскада в области малых времен.

Выполнить п.п. 1-6 подраздела 5.7.1.

5.9.2. Исследование ПХ каскада в области больших времен.

Выполнить п.п. 1-7 подраздела 5.7.2.

5.10. Исследование ПХ каскада с ООС через резистор и с учетом влияния НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и .

Выполнить п.п. 1-3 подраздела 5.7.

5.10.1. Исследование ПХ каскада в области малых времен.

Выполнить п.п. 1-6 подраздела 5.7.1.

5.10.2. Исследование ПХ каскада в области больших времен.

Выполнить п.п. 1-7 подраздела 5.7.2.

5.11. Исследование ПХ каскада из-за влияния цепочки без НЧ фильтра .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и закоротите .

1. Генератор G импульсных сигналов подключите к гнезду X1, осциллограф – к гнезду X18.

2. Установите на гнезде X2 допустимый уровень (табл.2) амплитуды входного сигнала. Установите наименьшую длительность входного импульса из табл.2 (для исследования ПХ в области больших времен).

3. Получите изображение выходного импульса и зафиксируйте его амплитуду и форму, определите при .

4. Выполните расчет экспериментальной ПХ каскада из-за влияния цепи в диапазоне по выражению: и постройте ее на теоретическом графике ПХ [см.(11) раздел 2].

5. Выполните п.п. 1-4 для двух других длительностей входных импульсов (табл.1).

6. По нормированным ПХ для трех входных длинных импульсов определите скол вершины импульса из-за влияния цепи : Сравните экспериментальные значения с теоретическими.

7. Поясните физические процессы, происходящие в схеме из-за влияния цепи .

5.12. Исследование ПХ каскада из-за влияния цепи с НЧ фильтром .

Подключите перемычками заданные элементы схемы: и .

Выполнить п.п. 1-7 подраздела 5.11.