М4.2. Измерение входного сопротивления усилителя

Для измерения R_вх на частоте f₀ независимо от вида усилителя используется косвенный метод, обладающий достаточной точностью, с помощью схемы на рис. М.2, из которой следует, что R_вх = U₁/I₁. Учитывая, что I₁ = (E–U₁)/R₁, получим

R_вх = U₁R₁/(E–U₁), (М2)

М4.3. Измерение выходного сопротивления усилителя

Метод измерения R_выx основан на том, что эквивалентная схема усилителя в форме четырехполюсника содержит зависимый источник ЭДС, равной Е₂, с внутренним (выходным) сопротивлением R_выx, которые остаются на частоте f₀ неизменными при E₁ = const (или U₁ = const). Само измерение ведется по схеме рис. М.2, в которой предусмотрено изменение сопротивления нагрузки R_2H с помощью переключателя S2.

В положении 1 измеряется выходное напряжение

U_2,1 = R_2н1Е₂/(R_выx + + R_2н1),

в положении 2 измеряется выходное напряжение

U_2,2= R_2н2E₂/(R_выx+R_2н2)

при неизменном Е₁ (или U₁). Из этих уравнений получаем

R_выx = R_2н1R_2н2 (U_2,2–U_2,1)/(U_2,1R_2н2–U_2,2R_2н1). (М3)

Естественно, что в настоящем исследовании необходимо вести наблюдение формы выходного сигнала и не допускать его заметного искажения.

М4.4. Снятие амплитудной характеристики

Д

ля измерения напряжений, определяющих амплитудную характеристику (АХ), используется схема рис. М2 в положении 2 переключателя S1 при f = f₀.

Н

Рис. М3. Амплитудная характеристика усилителя

а рис. М3 показан вид ожидаемой характеристики, имеющей (до U_2max) линейную часть, а выше – нелинейную. Нелинейность начального участка АХ объясняется наличием внутренних помех U_2Ш (шум, фон), измеряемых на выходе усилителя при отсутствии входного сигнала.

Измерение U₂ = f (U₁) можно начинать с U₁=0 и производить через равные значения приращения U₁. Однако в этом случае трудно предугадать удобное число отсчетных точек. Практически рекомендуется начинать отсчеты с точки U₁ = U_1max и U₂=U_2max, методика нахождения которых изложена в п. М4.1.

Интервал от U_1max до 0 целесообразно разбить на 4...5 частей, для которых отсчитывать U₂. При этом интерес представляет форма АХ и для значений U₁, несколько (на 30–50%) превышающих U_1max..

М4.5. Снятие амплитудно-частотной характеристики

График зависимости модуля коэффициента передачи от частоты K_E(f) называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). При построении АЧХ величина коэффициента передачи, выраженная в децибелах, откладывается по оси ординат в линейном масштабе, а частота f (когда граничные частоты f_в>>f_н) по оси абсцисс – в логарифмическом.

На практике бывает удобно пользоваться нормированными характеристиками коэффициента передачи (усиления) в децибелах. Оба способа изображения АЧХ представлены на рис. М4.

Рис. М4. Амплитудно-частотная характеристика усилителя (а) и ее нормированное изображение (б)

Частоты и , отсчитываемые на уровне –3 дБ, по отношению к средним частотам определяют полосу пропускания усилителя.

Необходимо отметить, что напряжение на выходе генератора может несколько меняться при изменении частоты сигнала, поэтому важно следить за постоянством выбранного уровня E₁ = const (или U₁=сonst).

В области средних частот у исследуемых усилителей (кроме дифференцирующего и интегрирующего), K_Е(f) изменяется слабо вблизи f₀, что позволяет в этой области выполнить измерение на одной частоте. На крайних частотах U₁ изменяется более заметно, поэтому здесь целесообразно вести измерения при большем числе точек отсчета, вплоть до 0,1–0,25 от значения U₀₂, относящегося к средней частоте. Практически здесь достаточно получить 5–6 отсчетов в областях f < f₀ и f > f₀.

Результаты измерения и расчета нормированных значений коэффициента усиления по формуле

K_Е(f), дБ = 20lg U₂(f)/U₂(f₀), (М4)

заносятся в табл. М2. Здесь U₂(f₀) = U₀₂.

Таблица М2