Раздел IV. Лабораторное задание.

1.Внимательно изучите описание стенда 87Л – 01, назначение его органов управления (см. Приложение) и включите тумблера “Сеть”, “ГВЧ”, “ГПИ” на передней панели стенда.

Примечание: поскольку для исследования обоих схем (усилителя – ограничителя и триггера Шмитта) используется один и тот же накладной планшет стенда 87Л – 01, гнёзда для подключения неиспользуемых радиоэлементов при сборке схемы усилителя – ограничителя оставлять свободными.

2. На наборном поле стенда (используется планшет с изображенной схемой триггера Шмитта) собрать схему транзисторного усилителя – ограничителя (рис.19) установив соответствующие радиоэлементы в гнезда наборного полотна (в качестве резистора R₄ установите короткозамкнутую перемычку).

Переключатель “Диапазон” блока ГНЧ установите в положение “10кГц”. Подключив осциллограф С1-63 к гнездам "1:10" блока ГНЧ и вращая регуляторы “Амплитуда” и “Частота” установите по экрану осциллографа следующие параметры синусоидального напряжения: амплитуда U_M = 1B , период Т_вх = 0,5 мс переключив вход осциллографа к гнездам "ГН2" стенда и вращая регуляторы “Грубо” , “Точно” установите напряжение питания Е_к = 12В. Предъявите собранную схему и установленные параметры сигналов преподавателю или лаборанту и, получив разрешение, с помощью проводников подайте сигнал с блока ГНЧ на вход усилителя - ограничителя, а напряжение питания и гнезда: “E_c”, “┴” наборного полотна. Получите на экране осциллографа С1-63 осциллограммы аналогичные предложенным на рис.12.

3.Уменьшая амплитуду входного сигнала (используйте гнезда “1:10” блока ГНЧ) визуально убедитесь в симметричном ограничении положительных и отрицательных полуволн выходного напряжения. Отключив входной сигнал, достав проводник из гнезда "I" наборного полотна, проверьте правильность установки режима каскада по постоянному току, для чего осциллографом измерьте потенциал на базе и коллекторе транзистора VT1.

4. Проверка режима ограничения

Установите в качестве R₁, R₃ резисторы величины, которых рассчитаны в п.2 раздела III (или ближайшие к ним номиналы из числа имеющихся в составе стенда). Проверьте обеспечивается ли при этом режим симметричного двустороннего ограничения (аналогично п.3). В случае наличия расхождений объясните их.

5. Снятие проходной характеристики U_кэ = U_кэ (U_бэ):

а) установите резисторы R₁, R₃ равными значениям указанным на рис.19. В качестве R₂ – переменный резистор [0 ÷ 10 кОм] и отключите входной сигнал.

б) изменяя величину R₂ и изменяя постоянные потенциалы на базе и коллекторе транзистора VT1, построите график U_кэ = U_кэ (U_бэ). Снятие проходной характеристики в диапазоне входных напряжений U_бэ на отрезке [0.4 ÷ 0.83] производите особенно внимательно из-за высокой крутизны характеристики (обусловленной большим статическим коэффициентом усиления β транзистора VT1).

в) По снятой характеристике определите пороги и уровни ограничения и сравните с рассчитанными в п. 3а) раздела III, объяснив расхождения.

г) Восстановите номиналы резисторов R₁, R₂ , R₃ в соответствии с рис.19 и подайте на вход схемы синусоидальный сигнал с гнезд "1:10" блока ГНЧ. Вращая регулятор “Амплитуда” на блоке ГНЧ и наблюдая за изменением выходного напряжения, определите минимально - необходимую амплитуду входного сигнала для обеспечения режима двустороннего ограничения. Сравните с результатами расчета по п.3б) раздела III, объяснив расхождения.

6. Устанавливая поочерёдно резисторы R₂ величины которых рассчитаны в п. 3в) раздела III проверьте обеспечивается при этом же пункте значения U_M амплитуды входного сигнала. В случае наличия расхождений объясните их.

7. Восстановите значение R₂ = 5,1 кОм, на выходе блока ГНЧ установите сигнал с частотой ƒ = 250 Гц (переключатель “Диапазон” на блоке ГНЧ установите в положение "1кГц") и амплитудой, найденной в п.4 раздела III. По экрану осциллографа определите длительность фронтов выходных импульсов и сравните с расчетным (требуемым п.4 раздела III) значением. Объясните расхождения.

8.Установите амплитуду сигнала с блока ГНЧ равной величие рассчитанной в п.5 раздела III и по экрану осциллографа проверьте выполняется ли для выходных импульсов соотношение : t_ф ≤ 0,1T_имп где t_ф - длительность фронтов, Т_имп - активная длительность выходных импульсов. Объясните расхождения. Выключите тумблер “Сеть” на стеде.

9.На наборном поле стенда соберите схему триггера Шмитта (рис. 18) оставив гнёзда для подключения конденсатора С₃ свободными. На блоке ГНЧ переключатель “Диапазон” установите в положение “10кГц”, регулятор “Частота” - в среднее положение, регулятор “Амплитуда” - в крайнее правое положение, используйте выходные гнезда блока “1:1”. Предъявите собранную преподавателю или лаборанту и, получив разрешение, включите тумблер “Сеть” на стенде.

10.По экрану осциллографа убедиться в наличии прямоугольных импульсов амплитудой ≈ Е_к на выходе триггера Шмитта (аналогичных изображенных на рис.14.)

11.Снятие амплитудной характеристики: U_вых = U_вых (U_вх)

Отключите входной сигнал, достав провод из гнезда "1:1" на блоке ГНЧ. С помощью осциллографа (в режиме открытого входа, переключатель “ ~ и ~ ” находится в правом положении) измерьте режим по постоянному току обоих транзисторов, убедившись в требуемом исходном состоянии схемы. Значения U_вых, e₀₁, Е₀ запишите. Величина e₀₂ определяется следующим образом.

Вместо транзистора VT1 (в его гнезда "коллектор - эмиттер") установите короткозамкнутую перемычку - имитируя его насыщение. Убедитесь что при этом транзистор VT2 – заперся (т.е. |U_вых| ≈ Е_к). Измерьте величину e₀₂, как падение напряжения на резисторе R₄ . По завершении измерений транзистор VT1 установите на место. По найденным значениям e₀₁ , e₀₂ , Е­₀, U_вых (в обоих случаях) постройте график амплитудной характеристики и сравните с результатами расчета по п.6 раздела III, объяснив расхождения.

12.Установите в качестве R₁, резистор рассчитанный в п.7 раздела III (или ближайший к нему номинал из числа имеющихся в составе стенда) и проверьте не изменилось ли исходное состояние триггера, сравнив с результатами п.7 раздела III и объяснив расхождения. На графике, построенной в п.11 амплитудной характеристики покажите как она при этом деформируется. По окончании измерений установите R₁ = 82кОм.

13. Подайте на вход схемы (вставив проводник с блока ГНЧ в гнездо “I” наборного полотна) синусоидальный сигнал с амплитудой U_M = 1,2В, повторите п.10 и определите по экрану С1-68 соотношение длительности “отрицательных” выходных импульсов к их периоду Т­_и / Т_вх. Сравните с результатами расчета по п.8а.

14.Изменяя амплитуду входного сигнала регулятором “Амплитуда” блока ГНЧ получите соотношение Т_и / Т_вх = 0,25 и измерьте амплитуду входного сигнала при которой достигается это соотношение. Сравните с результатами расчета по п. 3б, объяснив расхождение.

15. Поочередно устанавливая в качестве R₁ номиналы, рассчитанные в п. 9 раздела III (или ближайшие к ним из числа имеющихся в составе стенда) и изменяя амплитуду входного сигнала U_M обеспечьте работу триггера Шмитта, в каждом из указанных в п.9 раздела III случаев режимов. Нарисуйте графики входного и выходного сигналов для каждого случая. Сравните с результатами п.9 раздела III.

16.Выключите тумблер “Сеть” на стенде и предъявите результаты измерений преподавателю.