М4.6. Снятие переходной характеристики усилителя

И змерение параметров переходной характеристика (ПХ) ведется при подаче на вход усилителя напряжения прямоугольной формы, получаемого от того же генератора.

При симметричной прямоугольной форме входного напряжения (или ЭДС) (рис. М5) период T=1/f=2t_и, откуда следует, что при частоте следования импульсов f длительность прямоугольного импульса t_и=Т/2=1/2f.

На рис. М6 показан вид ожида-емых осциллограмм в области малых времен (ОМВ) и в области больших времен (ОБВ) со значительно большей длительностью импульсов, чем для ОМВ.

В усилителях с корректирующими элементами, проявляющими себя в области верхних частот, возможно возникновение выброса в ОМВ (штриховая линия на рис. М6, а). В ОБВ за счет присутствия в усили-теле разделительных конденсаторов возникает неравномерность плоской вершины прямоугольного импульса  (рис. М6, б).

Рис. М6. Осциллограммы выходного напряжения усилителя:

t_и – длительность прямоугольного импульса; Т – период повторения импульсов;

t_н – время нарастания; – выброс;  - спад вершины импульса

На рис. М7 показан вид ПХ для интегрирующего и дифферен-цирующего усилителей на ОУ.

Для одновременного наблюдения за формой входного и выходного сигналов в лабораторной стойке используется двухканальный осциллограф. В соответствии со схемой рис. М2 с помощью соединительных шлангов на канал I подается входной, а на канал ІІ – выходной сигнал.

Рис. М7. Осциллограммы выходного напряжения интегрирующего (а) и дифференцирующего (б) усилителей на ИС.

М4.7. Измерение параметров, определяющих диаграмму мощностей

Основным параметром усилителей мощности (каскада усиления мощности) является номинальная выходная мощность [1]

P₂= /R_2н, (М5),

где R_2н – сопротивление внешней нагрузки (рис. М2).

У однотактного трансформаторного каскада, транзистор которого работает в режиме А, потребляемая мощность

P_ок=P_н+P_к= U_кэI_к, (М6)

не зависит от уровня сигнала. При этом выходная мощность с учетом потерь в трансформаторе, КПД которого равен ɳ_Т, определяется по формуле

P₂=ɳ_ТP_н. (М7)

Если выходной каскад исследуемого усилителя является двухтактным бестрансформаторным, то соотношение между мощностями зависит от вида источника питания и от наличия или отсутствия дополнительного резистора, не входящего в состав внешней нагрузки R_2н, например R_Э.

При питании от однополярного источника с напряжением Е₀ потребляемая мощность определяется по формуле

Р_ок = Е₀ I_кср, (М8)

а в случае двухполярного источника с напряжениями ±Е₀

Р_ок=2Е₀ I_кср, (М9)

где I_кср – среднее значение пульсирующего коллекторного тока (одного плеча) при работе в режиме В с углом отсечки = /2, равного

I_кср = U₂/ R_2н. (М10)

Независимо от вида источника питания

P_к = P_н+2P_к. (М11)

При наличии резисторов R_Э в эммитерных цепях выходных транзисторов, работающих на внешнюю нагрузку с сопротивлением R_2н, соблюдаются соотношения:

P₂ = /R_2н, (М12)

P₂ =(R_2н + R_Э) / , (М13)

P_к = (P_ок – P_н) / 2. (М14)

При этом КПД выходных транзисторов (их коллекторной цепи)

ɳ_к= P_н / P_ок, (М15)

а КПД усилителя (с учетом влияния резистора R_Э)

ɳ = P₂ / P_ок, (М16)

где P_н – мощность, создаваемая выходным транзистором (транзисторами); Р_ок – мощность, потребляемая от источника питания, и P_к – мощность, рассеиваемая на коллекторе [2].

Зависимости мощностей и КПД от уровня входного сигнала и сопротивления нагрузки приведены в [2].