4. Оформление отчёта.

Отчет по лабораторной работе выполняется индивидуально в соответствии с требованиями кафедры и содержит:

1. Цель и задачи работы.

2. Схему электрическую УК с заданными параметрами элементов.

3. Расчетные и экспериментальные параметры УК.

4. Расчетные и экспериментальные ЧХ УК без ООС.

5. Расчетные и экспериментальные ЧХ УК с ООС.

6. Расчетные и экспериментальные ЧХ цепи .

7. Расчетные и экспериментальные ПХ УК без ООС.

8. Расчетные и экспериментальные ПХ УК с ООС.

9. Расчетные и экспериментальные ПХ цепи .

10. Выводы из сравнительных параметров и характеристик УК.

 

5. Контрольные вопросы.

1. Приведите эквивалентную схему УК в области СЧ.

2. Приведите вывод выражения в области СЧ.

3. Приведите вывод выражения в области СЧ.

4. Приведите эквивалентную схему УК в области НЧ.

5. Приведите вывод ЧХ и ФХ каскада в области НЧ без ООС и с ООС.

6. Приведите вывод ПХ каскада в области больших времен без ООС и с ООС.

7. Приведите вывод ЧХ и ФХ каскада в области ВЧ без ООС и с ООС.

8. Приведите вывод ПХ каскада в области малых времен без ООС и с ООС.

9. Поясните с помощью эквивалентной схемы влияние цепи на ЧХ, ФХ, ПХ каскада.

10. Поясните с помощью эквивалентной схемы влияние цепи на ЧХ, ФХ, ПХ каскада.

6. Рекомендуемая литература

1. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1983.

2. Проектирование усилительных устройств. Учебное пособие/под ред. Н.В. Терпугова. М.: Связь, 1977.

3. Мамонкин И.Г. Усилительные устройства. Учебное пособие. М.: Связь, 1977.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

Исследование резисторного усилительного каскада с коррекцией (2 часа)

1 Цель работы

Целью данной работы является:

- изучение физических и математических моделей резисторного усилительного каскада (УК) с различными типами коррекции частотной (ЧХ), фазовой (ФХ) и переходной (ПХ) характеристик.

- приобретение навыков экспериментального исследования и проектирования схем УК с коррекцией в диапазоне частот.

2 Краткая теоретическая справка

Схема электрическая принципиальная УК с различными видами коррекции приведена на рис.1.

Рис.1. Схема электрическая принципиальная УК с коррекцией

- делитель подачи смещения на базу транзистора с ОЭ;

- цепь автоматического смещения и эмиттерной стабилизации тока транзистора УК;

- сопротивление коллекторной нагрузки;

- индуктивность ВЧ коррекции ЧХ усилителя и коррекции ПХ в области малых времен;

- цепь НЧ коррекции ЧХ усилителя и коррекции ПХ в области больших времен;

- цепь ВЧ коррекции ЧХ усилителя и коррекции ПХ в области времен, за счет последовательной ООС по току;

- конденсаторы связи соответственно с генератором и с нагрузкой (в дальнейшем );

- цепь комплексной нагрузки УК.

Полагая, что во всем усиливаемом диапазоне частот крутизны тока коллектора и эмиттера транзистора, соответственно и слабо зависят от частоты, сопротивление много меньше комплексного входного сопротивления транзистора и комплексное сопротивление цепи мало по сравнению с , составим упрощенные эквивалентные схемы выходной цепи УК для различных типов коррекции с учетом следующих допущений: для области СЧ и ВЧ сопротивление , и фильтра мало; для области СЧ, НЧ сопротивление близко к нулю и полное сопротивление цепи близко к .

2.1. Эквивалентная схема и характеристики УК с индуктивной параллельной коррекцией.

На рис.2 приведена эквивалентная схема выходной цепи УК с индуктивной параллельной коррекцией (простая коррекция) ЧХ в области ВЧ и ПХ в области малых времен.

Рис.2. Эквивалентная схема УК с простой коррекцией

- выходная проводимость и емкость УК;

- комплексная проводимость коллекторной нагрузки транзистора;

- проводимость и емкость нагрузки УК;

- емкость монтажа 5–10 пФ.

С учетом принятых выше допущений, приведем расчетные соотношения параметров и характеристик УК с простой коррекцией.

2.1.1. Коэффициент усиления в области СЧ.

(1)

где эквивалентная проводимость нагрузки УК при этом для оконечных каскадов справедливы соотношения

и , для промежуточных каскадов - и .

Эквивалентное сопротивление нагрузки УК переменному току в области СЧ .

2.1.2. Уравнение нормализованной УХ усилителя в области ВЧ. , (2)

где - коэффициент коррекции;

- полная емкость нагрузки;

- нормированная частота;

- постоянная времени УК на ВЧ.

Граничная частота УК определяется из выражения ,

где находится по уровню .

2.1.3. Уравнении ФХ усилителя в области ВЧ.

(3)

2.1.4. Уравнение нормированной ПХ усилителя в области малых значений времени.

а) При (4)

б) При и (5)

в) При и (6)

г) При и , (7) где - нормированное время.

Время установления переднего фронта импульса находится по разности временных положений уровней ПХ и .

Время задержки фронта импульса находится по временному положению уровня ПХ относительно и .

Выброс ПХ находится из выражения , где - максимальное значение нормированной ПХ усилителя.

Выполните сравнение усилителя без коррекции при с усилителя с коррекцией при . Для усилителя без коррекции: , .

2.2. Эквивалентная схема и характеристики УК с коррекцией фильтром.

На рис.3 приведена эквивалентная схема выходной цепи УК с коррекцией цепочкой в цепи коллектора.

Цепь корректирует УХ в области НЧ и ПХ в области больших значений времени.

Рис.3. Эквивалентная схема УК с НЧ коррекцией фильтром

2.2.1. Уравнение нормированной УХ усилителя в области НЧ с коррекцией цепочкой , (8) где - коэффициент НЧ коррекции;

- постоянная времени цепи;

- постоянная времени УК в области НЧ;

- эквивалентная нагрузка в области НЧ;

- глубина НЧ коррекции;

- нормированная частота.

Граничная частота определяется из выражения

, где находится по уровню . Для усилителя без коррекции ; и скол вершины импульса при .

2.2.2. Уравнение ФХ усилителя в области НЧ с коррекцией цепочкой

. (9)

2.2.3. Уравнение нормированной ПХ усилителя в области больших времен с коррекцией цепочкой

При ,

, (10)

При ,

, (11) где - нормированное время.

Скол вершины импульса находится из выражения

при , для , где - длительность импульса.

2.3. Эквивалентная схема и характеристики УК с коррекцией цепочкой, за счет комплексной последовательной ООС по току

На рис.4 приведена эквивалентная схема выходной цепи УК с коррекцией в цепи эмиттера.

На комплексном сопротивлении создается напряжение ООС где - ток эмиттера. Уровень которого уменьшается с повышением частоты. Следовательно, цепь обеспечивает коррекцию УХ в области ВЧ и ПХ в области малых значений времени.

Рис.4. Эквивалентная схема УК с коррекцией комплексной ООС по току

- напряжение ООС на сопротивлении

;

и - соответственно средняя крутизна тока коллектора и эмиттера транзистора;

2.3.1. Коэффициент усиления каскада на средних частотах

, (12) где - глубина ООС.

2.3.2. Уравнение нормированной ЧХ каскада в области ВЧ

, (13) где - коэффициент коррекции ООС;

- постоянная времени цепи ;

- постоянная времени цепи нагрузки на ВЧ;

- нормированная частота

Граничная частота усилителя определяется из соотношения , где находится по уровню .

2.3.3. Уравнение ФХ каскада в области ВЧ

. (14)

2.3.4. Уравнение ПХ усилителя в области малых значений времени

Вид ПХ зависит от дискриминанта

(15) а) Если , то , (16) где ; - нормированное время. б) Если , то (17) где ; ; ; ; в) Если , то . (18) г) Если , то , (19) где ; .

Описание лабораторного стенда

Конструкция стенда выполнена в виде коробчатого блока на лицевой стороне которого размещены: выключатель коллекторного питания E_К=+12В; индикатор световой сигнализации E_К; печатная плата со схемой лабораторного макета усилителя с коррекцией. Коммутация элементов схемы производится с помощью перемычек и гнезд .

Гнезда соединенные с общим приводом не имеют кодовых обозначений.

Схема электрическая принципиальная лабораторного усилителя с коррекцией приведена на рис.5.

Рис.5. Схема электрическая принципиальная лабораторного макета

А – согласующее устройство с , и коэффициентом передачи .

Транзистор	Конденсаторы		Резисторы		Дроссели
VT – 2Т312В;	C1=66 мкФ	C2=3х33 мкФ	R1=10 кОм	R2=2,4 кОм	L1=2000мкГн
Sкi=S=80 мА/В	C3=0,22мкФ	C4=0,1 мкФ	R3=1,5 кОм	R4=51 Ом	L2=1000мкГн
Sэi=Sэ=70 мА/В	C5=0,1 мкФ	C6=1000 пФ	R5=390 Ом	R6=10 кОм
Свых=5 пФ	C7=0,5 мкФ	C8=1 мкФ	R7=1,5 кОм	R8=1 кОм
Gвых=57·10-6 См	C9=33 мкФ	C10=33 мкФ