3. Частотный анализ, исследование переходных процессов оконечного каскада

3.а. Установив емкость конденсатора С5 равной нулю, проведите анализ АЧХ выходной цепи оконечного каскада в диапазоне частот f=10 кГц- 100 МГц каскада, т.е. при отсутствии внешней нагрузки. Для этого по команде Analysis>AC в открывшемся окне задания частотного анализа запишите строку V(1)/V(2) и нажмите кнопку Ran ( Выполнить) По графику АЧХ на экране монитора, активировав пиктограмму Cursor Mode- (F9), определите усиление К₀ выходной цепи каскада на частоте 10 кГц и её верхнюю граничную частоту -f_B(гр).

3.б. Проведите анализ переходного процесса выходной цепи каскада, проделав аналогичные операции (см раздел1 пункты 2.3 и рис.3.) и определите время нарастания фронта импульса- t_У. Для удобства исследования переходной функции в области малых временных интервалов и достаточно точного определения времени установления фронта выходного импульса t_У необходимо, чтобы длительность интервала Р₃-Р₁ во входном импульсном сигнале источника V1 составляла примерно величину (3--5) t_У .В зависимости от конкретной для каждого варианта величины верхней граничной частоты, которая связана с временем t_У известным соотношением ,возможно понадобиться изменение параметров P3, P4 и P5 входного импульсного сигнала (см. выше в разделе 1 описание источника сигнала -MODEL PULSE). Для того, чтобы при исследовании переходной функции исключить погрешности, вызванные нелинейностью ВАХ транзистора, амплитуду импульсного сигнала VONE в описании MODEL PULSE следует выбрать такой, чтобы приращение напряжения на коллекторе, вызванные входным сигналом, было бы существенно меньше стационарной величины напряжения U₂₀. Обычно это выполняется, если в модели источника -Model Pulse положить напряжение VONE=100Uт.е.100мкВ. Поскольку при анализе переходных процессов программа МС-7 выводит графики выходного сигнала ( приращений) вместе с постоянными составляющими, то для получения более точных расчетов величины t_У полезно использовать опцию Vertical Tag Mode, которая позволяет с большей точностью определить приращение(выходной сигнал) на фоне стационарных составляющих напряжений. Выполните копирование графиков частотных и переходных процессов, полученных в п.3 характеристик в рабочий файл лабораторной работы №1 и вновь перейдите в интерфейс программы МС-7.

4. Частотный анализ, исследование переходного процесса промежуточного каскада

4.аУстановите величину емкости конденсатора С5 равной 50 мкФ и проведите анализ АЧХ и переходного процесса на выходе промежуточного каскада. При выполнении частотного анализа целесообразно включить опцию Stepping для вариации емкости конденсатора С5 с шагом в 50 мкФ. В этом случае на экране монитора будут изображены графики АЧХ как оконечного, так и промежуточного каскада, что будет весьма удобно при анализе изменения их показателей. Определите коэффициент усиления промежуточного каскада в области средних частот и определите его верхнюю граничную частоту. Убедитесь, что происходит значительное уменьшение усиления в области средних частот и полосы пропускания промежуточного каскада по сравнению с оконечным каскадом.

4.б Проведите исследование переходной функции промежуточного каскада и определите время нарастания фронта импульса t_У. Поскольку при сужении полосы пропускания каскада в области верхних частот происходит увеличение времени нарастания фронта импульса, то при исследовании переходного процесса в выходной цепи промежуточного каскада также придется увеличить временной интервал Р₃-Р₄ входного импульсного сигнала при описании источника MODEL PULSE и одновременно время анализа. При исследовании величины t_У также целесообразно использовать возможности пиктограммы Vertical Tag Mode. Проведите копирование частотных и переходных функций промежуточного каскада в рабочий файл Word лабораторной работы №1.

4.в Определите входную динамическую емкость второго резисторного каскада с транзистором Q2. Для этого исследуйте зависимость модуля входного сопротивления второго каскада в диапазоне частот 10кГц-100МГц, введя при частотном анализе задание для построения графика функции: VBE(Q2)/IB(Q2).

Полагая, что комплексное входное сопротивление приближенно полагается состоящим из параллельного соединения входной проводимости g₁₁ и входной динамической емкости С_ВХ(d) и, следовательно, это сопротивление записывается в виде:

(6)

Фиксируйте на графике модуля входного сопротивления частоту ω^*, при которой действительная часть знаменателя выражения Z_ВХ равна его мнимой части. Для определения частоты

удобно вначале записать модуль выражения (6):

(6^/)

Используя график зависимости VBE(Q2)/IB (Q2,) от частоты, определите значение f,^* при которой модуль входного сопротивления уменьшается в величину по сравнению с входным сопротивлением в области средних частот. Тогда входная динамическая емкость находится из соотношения

,

где f^* -циклическая частота, при которой действительная часть знаменателя выражения Z_ВХ равна его мнимой части. По окончании работы проведите копирование (перемещение) содержимого рабочего файла лабораторной работы №1 на дискету с указанием варианта задания, которая будет использоваться при оформлении отчета. Файл Word с результатами выполненной лабораторной работы удалите.