1.3. Амплитудно-частотная характеристика усилителя

Зависимость параметров транзисторов от частоты, а также наличие в схемах УПС конденсаторов приводит к тому, что при изменении частоты входного сигна­ла напряжение на выходе каскадов усиления изменяется как по амплитуде, так и по фазе. В соответствии с этим коэффициент усиления может быть представлен комплексной величиной

- амплитудно-частотная характеристика;

- фазовая частотная характеристика.

Рассмотрим зависимость однокаскадного УПС, выполненного на би­полярном транзисторе. В схеме замещения УПС на рис. 1.8 С1 и C2 - раздели­тельные конденсаторы; - конденсатор, характеризующий емкость коллекторно­го перехода; - шунтирующий конденсатор.

Схема замещения каскада усиления переменного сигнала

При работе усилителя на средних (рабочих) частотах влиянием конденсато­ров можно пренебречь, т.к. емкостные сопротивления , , значительно меньше сопротивлений резисторов , , соответственно, а - При этом коэффициент усиления имеет наибольшее значение

.

В области низких частот происходит уменьшение коэффициента усиления за счет роста падения напряжения на разделительных конденсаторах С1 и С2, а также за счет уменьшения шунтирующего действия конденсатора . Уменьше­ние коэффициента усиления на низких частотах учитывается коэффициентом час­тотных искажений

(1-6)

который может быть представлен произведением коэффициентов частотных ис­кажений, обусловленных каждым из указанных конденсаторов

.

Каждый из сомножителей в (1.6) определяется по формуле

где

- значение круговой частоты;

- постоянная времени, обусловленная соответствующим конденсатором.

Постоянные времени определяются так:

для конденсатора С1

для конденсатора С2

для конденсатора

Коэффициент усиления в области высоких частот также уменьшается, но уже за счет изменения коэффициента от частоты и увеличения шунтирующего действия емкости коллекторного перехода . Сопротивлением конденсаторов С], С2, в области высоких частот можно пренебречь.

Уменьшение коэффициента усиления в области высоких частот характери­зуется коэффициентом частотных искажений

где

- постоянная времени жизни не основных носителей в базе;

- предельная частота транзистора;

- постоянная времени коллекторной цепи.

Аналогично могут быть определены частотные характеристики каскадов на полевых транзисторах.

Качественный вид нормированных АЧХ каскадов усиления постоян­ного и переменного сигналов приведены на рис. 1.9.

Частоты и , на которых , называют границами полосы про­пускания. Для УПС полоса пропускания обычно лежит в пределах от до .

2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка включает в себя универсальный стенд типа ЛОЭ-1, генератор синусоидального напряжения "ГАММА" и двухлучевой осциллограф типаС1-55.

Универсальный лабораторный стенд ЛОЭ-1 - прибор настольного типа, со­держащий горизонтальную панель с расположенными на ней органами управле­ния и вертикальную индикаторную панель. В левой части панели управления рас­положено углубление, в которое вставляется сменный блок с исследуемым уст­ройством.

Универсальный лабораторный стенд ЛОЭ-1 содержит:

- три цифровых измерительных прибора: два вольтметра и миллиамперметр, подключение которых к исследуемому устройству производится с помощью клавиш и , расположенных на панели управления (подключение вольтметров для измерения постоянного и переменного напряже­ний производится клавишами "=" и " ~" соответственно);

- два стабилизированных регулируемых источника постоянного напряжения, регулировка напряжений которых производится ручками "G1" и "G2", "ГРУБО" и "ПЛАВНО", расположенными на панели управления;

- преобразователь синусоидального сигнала в прямоугольные импульсы, режим работы которого выбирается с помощью клавиш “ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ“, "“, ““, ““ и ручек “Длительность”, Амплитуда” для прямоугольных импульсов;

- набор коммутирующих элементов для осуществления необходимых переключений в исследуемом устройстве, заключенном в сменном блоке, и подключе­ния внешних приборов к нему через гнезда "ВХОД", "ВНЕШНИЙ ГЕНЕРАТОР" и "ОСЦИЛЛОГРАФ", расположенные на задней стенке стенда, управляемых с помощью клавиш "КОММУТАТОР" и "КОНТРОЛЬНЫЕ ТОЧКИ";

- тумблер включения-выключения "ВКЛ", расположенный на задней панели стенда.

Универсальный лабораторный стенд ЛОЭ-1 комплектуется набором смен­ных блоков, которые соединяются с ним через разъем, расположенный в углубле­нии в левой части панели управления.

Внутри сменных блоков собраны различные электронные устройства: уси­лители на транзисторных и операционных усилителях, генераторы синусоидаль­ных колебаний, мультивибраторы и т.п..

На лицевой панели каждого сменного блока изображена принципиальная электрическая схема размещенного в данном блоке устройства с элементами ком­мутации и питания.

В данной лабораторной работе используются сменные блоки: "КЛЮЧЕВОЙ РЕЖИМ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА", "КАСКАД УСИЛИТЕЛЬНЫЙ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ с ОЭ", "КАСКАД УСИЛИТЕЛЬНЫЙ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ". Принципиальные электрические схемы размещен­ных в них устройств с указанием номиналов элементов приведены на рис. 2.1, 2.2, 2.3.

Принципиальная электрическая схема блока

"КЛЮЧЕВОЙ РЕЖИМ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА"

Каскад усилительный на полевом транзисторе

Рис. 2.3