5.2. Порядок выполнения работы
Запустить программу EWB с рабочего стола и загрузить в нее файл 140UD1.ewb из каталога STUDENT. На экране появится принципиальная схема ОУ рис.5.3, на которой значения номиналов резисторов и нумерация выводов соответствует реальной микросхеме. Типы транзисторов выбраны наиболее близкими к используемым в микросхемотехнике по основным параметрам. Схему нельзя «разобрать», однако можно подключать и отключать измерительные приборы c панели Instruments. Всегда можно вернуться к исходному состоянию схемы командой File/ Revert to Saved…
Питание усилителя осуществляется биполярным источником напряжения +/- (7…13) В, подключенным к выводам 1 и 7 микросхемы. Источником сигнала является функциональный генератор UZ, включенный к одному из входов (9 или 10). Другой вход заземлен.
К выходу и входу подключены: двухканальный осциллограф PS1, измеритель частотных характеристик (ИЧХ) PS2, два цифровых вольтметра постоянного тока PV1 и PV2. Между выводами 1 и 12 микросхемы включена внешняя корректирующая RC-цепочка, предназначенная для коррекции АЧХ. Ее параметры соответствуют технической документации.
5.2.1. Исследование режима покоя усилителя
Включить процесс моделирования, для чего нажать выключатель в правой части панели кнопок программы EWB. Измерить мультиметром потенциалы всех электродов всех транзисторов относительно земли. При измерениях следует помнить, что подключаться в данной схеме можно только к узлам, обозначенным точками, причем к узлу в EWB можно подключить только 4 проводника. Поэтому там, где все места для подключения уже заняты, введены дополнительные узлы.
Мультиметр находится на панели Instruments (единственная активная кнопка в нижнем ряду). Результаты занести в таблицу 5.1 с учетом знака, который показывает мультиметр.
Таблица 5.1
|
VT1 |
VT2 |
VT3 |
VT 4 |
VT5 |
VT6 |
VT7 |
VT8 |
VT9 |
Uк, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uэ, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uб, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кроме этого, необходимо измерить напряжения питания на выводах 1 и 7 микросхемы (Uп и Uп+ соответственно), а также напряжение питания первого каскада Uп1+ (на левом выводе резистора R4 ) и зафиксировать их в протоколе. Отключить мультиметр и вернуть его на панель Instruments.
Рис. 5.3. EWB-схема исследования
ОУ K140УД1
UZ
PS2
PS1
PV1
PV2
5.2.2. Исследование усилителя в режиме сигнала
Раскрыть окно функционального генератора. Проверить, чтобы поле Amplitude имело нулевое значение и был установлен милливольтовый диапазон. Снять передаточную характеристику ОУ по постоянному току, изменяя напряжение смещения (поле offset) генератора и фиксируя выходное напряжение по вольтметру PV2. Входное напряжение измеряется вольтметром PV1. Данные занести в таблицу 5.2
Таблица 5.2
Uвх.,мВ |
-6 |
-5 |
-4 |
-3 |
-2 |
-1 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Uвых., В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После снятия последнего измерения в данном опыте установить напряжение смещения равным нулю!
Снять амплитудную характеристику ОУ в режиме синусоидального сигнала. Раскрыть панели функционального генератора и осциллографа и расположить их рядом. Снять амплитудную характеристику на частоте 1 кГц, изменяя выходное напряжение генератора в поле Amplitude и фиксируя амплитуды входного и выходного сигналов по осциллографу. Результаты измерений занести в таблицу 5.3.
Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений для двух случаев: малых и больших нелинейных искажений. Закрыть окно осциллографа.
Таблица 5.3
Uвх.m, мВ |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.6 |
0.8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Uвых.m, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Снять АЧХ усилителя с корректирующей цепью. Проверить, включена ли корректирующая цепь (ключ S должен быть замкнут). Если это не так, то нажать клавишу «пробел». Ключ замкнется. Раскрыть панель ИЧХ и просмотреть АЧХ, отметив 6-8 характерных точек. Занести данные в первые две строки таблицы 5.4.
Таблица 5.4
f, Гц |
|
|
|
|
|
|
|
Ku, дБ |
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, В при Uвх =500 мкВ |
|
|
|
|
|
|
|
Ku |
|
|
|
|
|
|
|
Просмотреть и приблизительно зафиксировать ФЧХ усилителя (кнопка Phase на панели ИЧХ).
Установить на функциональном генераторе амплитуду входного сигнала 500 мкВ. Задавая частоты из таблицы 5.4, измерить амплитуды выходного напряжения по осциллографу. Изменяется ли сдвиг по фазе с ростом частоты? Данные занести в таблицу 5.4.
Повторить снятие АЧХ при разомкнутой корректирующей цепочке (нажать клавишу «Пробел»). Данные занести в таблицу 5.5, аналогичную таблице 5.4
Переключить функциональный генератор в режим прямоугольных импульсов (меандр). Установить частоту 3 кГц и проследить, каким образом влияет корректирующая цепочка на форму выходного напряжения.