Послідовність виконання роботи

1. Відкрити вікно програми „Multisim” та файл „ Схема 10.1”

(рис. 10.1).

2. Вибрати початкове положення робочої точки.

Рис. 10.1. Принципова електрична схема однокаскадного RC-підсилювача на біполярному транзисторі

Для виміру параметрів підсилювача за постійним струмом в лабораторній роботі використовуються мультиметри ХММ1, ХММ2 та канали „А” і „В” осцилографа при їх вмиканні через відкриті входи „DC”. Для фіксації напруги на колекторі U_с знімаються показники мультиметра ХММ2 і одночасно показники віконця UВ2 осцилографа, які фіксуються за допомогою візирної лінійки .

Для окреслення зони можливої зміни напруги на колекторі, напруга джерела живлення Е подається на відкритий вхід каналу „А”. Перемикач J3 в нижньому положенні. В результаті лінія розгортки каналу „А” зміщується по вертикалі на величину Е_с. Ця напруга фіксується у віконці UА1 осцилографа.

У підсилювачі, принципова схема якого подана на рис. 10.1 початкове зміщення РТ забезпечується резисторами в колі бази R1 та R2 (зміщення за струмом).

Вимкнути перемикач J2 та дослідити залежність напруги на колекторі від струму бази, для чого:

-шляхом зміни опору потенціометра R2 забезпечити зміщення РТ . При цьому напруга на колекторі БТ фіксується за допомогою мультиметра ХММ2 та осцилографа. Початкове зміщення РТ на вхідній характеристиці визначається мультиметром ХММ1 в режимі виміру постійного струму („А”, „ DC”). Занести результати в протокол та побудувати залежність UСЕ = f ( Iб ).

3. Дослідити підсилювач при подачі синусоїдальних сигналів.

Підключити до входу підсилювача функціональний генератор (перемикач J2 перевести в положення „ Включено”). На вхід осцилографа „А” подати вхідний сигнал, перемикач J3 перевести у верхнє положення. Перемістити РТ в центр, встановити на виході генератора синусоїдальний сигнал Ubx max , амплітуда якого (10 – 20 mV) забезпечує формування вихідного не спотвореного сигналу максимальної амплітуди (рис. 10.2). Чутливість каналу „А” збільшити до 10 мВ/под.

Визначити коефіцієнт підсилення підсилювача за напругою для двох положень перемикача J4 та трьох значень ємності конденсатора С2 (0, 50 та 90%) . Для цього слід скористатись візирними лінійками осцилографа та показниками, зафіксованими у

віконцях.

4. Дослідити підсилення імпульсів позитивної та негативної полярностей.

Зафіксувати та проаналізувати процеси формування вихідних

імпульсів для вхідних імпульсів позитивної та негативної полярностей . Для чого:

- відкрити передню панель функціонального генератора та перевести його в режим формування прямокутних імпульсів (амплітуда 12... 18 мВ, шпаруватість 10%, частота 100 кГц);

- перевести БТ в режим відсічки;

- подати на вхід підсилювача імпульси позитивної полярності (перемикач J1 в положенні „ + „), дослідити та зафіксувати в протоколі формування вихідних прямокутних імпульсів, виміряти їх амплітуду та визначити коефіцієнт підсилення підсилювача, за методикою описаною вище;

- повторити дослідження за попереднього положення РТ.

Порівняти та пояснити максимальні амплітуди вихідних сигналів, одержані в попередніх дослідах;

- перевести БТ в режим насичення та дослідити формування вихідних імпульсів при подачі на вхід імпульсів негативної полярності (перемикач J1 в положенні „ – „);

- перевести БТ в активний режим , вторити експеримент;

- зафіксувати осцилограми вхідних на вихідних імпульсів в протоколі (показати зону зміни вихідної напруги в межах 0-Е).

5.Дослідити АЧХ підсилювача.

Підключити Bode Рlotter, відкрити його передню панель. Встановити межі виміру коефіцієнта передачі: максимальний F=50 dB, мінімальний I=0 dB та частотний діапазон F=1 GHz, I=1Hz.

Функціональний генератор перевести в режим формування гармонічного сигналу, перемикачі J2 та J4 - в положення „Увімкнено”. Визначити нижню граничну частоту підсилювача для трьох значень ємності конденсатора С1 (100, 50, 10%), а також за максимального значення С1 та трьох значеннях ємності конденсатора С2 (перемикач J4 в положенні „ Вимкнуто”).

В електронній моделі досліджуванного RC-підсилювача використана віртуальна модель біполярного транзистора 2N2712 (аналог КТ315 Б). В підсилювачах завжди діють частотні обмеження в області високих частот, які обумовлені паразитними ємностями активних компонентів, навантаження та монтажу (Со). Визначити верхню граничну частоту підсилювача f_в. Пояснити одержані результати.

6. Дослідити RС-підсилювач в часовій області. Перевести функціональний генератор в режим формування прямокутних імпульсів. Встановити такі параметри: частота 100 кГц, амплітуда 10 – 15 мВ, шпаруватість 20%.

Спотворення форми імпульсних сигналів RC- підсилювачем обумовлені диференціюючою схемою зі сталою часу t_н=C1R_вх (область великих тривалостей, спад вершини імпульсу) та інтегруючою схемою зі сталою часу t_в=CоR_вих (область малих тривалостей, тривалість переднього фронту імпульсу).

Для визначення тривалості переднього фронту імпульсів, t_в збільшити частоту імпульсів до 5 МГц та зменшити тривалість розгортки таким чином, щоб передній фронт імпульсу змінювався по горизонталі в діапазоні не менше однієї клітини. Сумістити червону та синю візирні лінійки осцилографа з початком та кінцем зміни переднього фронту імпульсу (зазвичай фіксуються рівні 0.1...0.9, або 0.05... 0.95). Тривалість відображається у віконці t = t₁ – t₂.

Мінімальна тривалість імпульсу, t_і за якої інформаційний сигнал відображається з допустимими спотвореннями в області високих частот та малих тривалостей визначається: t_і=10t_н.

Максимальна тривалість імпульсу визначається через допустимий спад вершини. Зазвичай допустимим є 10%-й спад вершини імпульсу. Для визначення цього параметру:

- встановити частоту імпульсів функціонального генератора 1 кГц, шпаруватість 50%;

- виміряти тривалість,за якої амплітуда імпульсів поступово зменшується тобто спад вершини досягає рівня 10 % (0,1 U_вих).

Для чого:

- виміряти амплітуду вихідного сигналу U_вих, як перепад напруги на колекторі між рівнем в початковому стані та вершиною

негативного вихідного імпульсу;

- червону візирну лінійку сумістити з переднім фронтом імпульсу. Зафіксувати значення t₁ – t₂., що відображається у

відповідному віконці осцилографа.

Зафіксувати в протоколі спад вершини імпульсу за умови максимальної ємності конденсатора С2 для трьох значень ємності С1. Для цього слід скористатись візирними лінійками осцилографа.

Вимкнути моделювання, оформити протокол, сформулювати висновки.