Лабораторная работа №1 СТУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

_______________________________________________

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра радиооборудования и схемотехники

Лабораторная работа №1

по дисциплине «Схемотехника телекоммуникационных устройств»

на тему:

«Исследование резисторного каскада предварительного усиления.»

Выполнил: студ. группы

Проверил: Бажин А.В.

_____________________

Москва ****

1. Цель работы

1.1 Исследование характеристик резисторного каскада предварительно усиления.

1.2 Освоение методов схемотехнического моделирования на основе программы Micro-CAP 12 (или более поздней версии).

2. Принципиальная схема усилителя:

3. Предварительные расчёты

Для заданного варианта (19 вариант) R₆=R_н=4.5 кОм. Остальные параметры и номиналы каскада:

С₁=20 мкФ R₁=3.6 кОм

C₂=50 мкФ R₂=10 кОм

С₃=100 мкФ R₃=51кОм

C₄= 25 мкФ R₄=680 Ом

С₅= 500 пФ R₅=6.2 кОм

Q1(параметры транзистора):

r_бб=66.7 Ом(объемное сопротивление базы);

С_к=3 Пф(ёмкость коллекторного перехода);

h_21э = 75(статический коэффициент усиления по току);

I_к0=1 мА; (постоянный ток)

f_T=150 МГц(частота единичного усиления)

Расчёт:

• 

• 

• 

• 

• 

• 

4.Экспериментальная часть

Исследование частотных характеристик усилителя

График АЧХ усилителя

График ФЧХ усилителя

Линейные искажения(частотные) связаны с неравномерностью ачх усилителя. Коэф. линейных(частотных) искажений М даёт численную оценку отклонения велечины Кu на произвольной частоте от Ku на заданной частоте(в нашем случае это частота на которой Ku имеет максимальное значение) M(f)=Kumax/Ku(f). Коэф. линейных искажений М численно оценивает неравномерность АЧХ.

График АЧХ с измененными параметрами схемы С₃= от 100.1 мкФ до 0.1 мкФ с шагом (-50) мкФ

По графику видно, что увеличивая ёмкость также расширяем полосу пропускания, так как Fнч уменьшается.

C3 - это разделительный конденсатор по постоянному току. Он нужен для того, чтобы «изолировать» каскады друг от друга по постоянному току и передавать только переменный, что позволяет оставить рабочую точку каскада вне зависимости от предыдущего.

График АЧХ с измененными параметрами схемы С₄= от 0.25 мкФ до 250.25 мкФ с шагом 125мкФ

По графику АЧХ видно, что при изменении ёмкости конденсатора меняется только область нижних частот: при неизменном Fвч, значение Fнч уменьшается, а значит границы частотного диапазона (полосы рабочих частот) сужаются. Это происходит потому, что конденсатор С4 включен в цепь обратной связи транзистора 1, а значит позволяет менять глубину ОС.

В области нижних частот спад АЧХ определяется наличием разделительных конденсаторов межкаскадных связей. То есть для уменьшения искажения нижней частоты fн и расширения диапазона частот надо выбрать большую величину ёмкости разделительных конденсаторов ,а уменьшение емкости приведет к росту частотных линейных искажений на нижних частотах. То есть конденсатор обладает частотно зависимым сопротивлением :чем выше частота, тем меньше сопротивление он оказывает. На НЧ на форму АЧХ так же влияет величина конденсатора С3 шунтирующего резистор R4 в элементарной цепи транзистора. Значения ёмкостей С3,С4(и С1) влияют(определяют) значение fн, и не влияют на значение fв и Ku

График АЧХ с измененными параметрами схемы R₅= 6.2 кОм до 1.24 кОм с шагом (-2.48)к0м

Из полученных графиков следует, что увеличение сопротивления резистора R6 влияет на коэффициент усиления каскада: чем больше сопротивление, тем больше перепад напряжения и коэффициент усиления.  Так как этот резистор находится на выходе , он изменяет выходные характеристики, а значит имеет влияние на рабочую точку в исследуемом каскаде. 

При уменьшении R6 , значения Kн и Ксвх увеличиваются , т.к они зависят от R~=R5||R6.

Исследование переходной характеристики усилителя.

Переходные характеристики (В области малых времен)

В области малых времен с изменениями параметров в схеме:

Изменение С₅ от 0,5 нФ до 5,5 нФ с шагом 2,5 нФ:

Изменение R₆ от 4.5 кОм до 13.5 кОм с шагом 4.5 кОм:

В области больших времен:

В области больших времен с изменениями параметров:

Изменение С₄ от 100 нФ до 400 нФ с шагом 150 нФ:

Изменение R₆ от 4,5 кОм до 13,5 кОм с шагом 5 кОм:

Таблица с результатами

	Kн	Kскв	Fн0.7, Гц	Fв0.7, кГц	ϕн, град	ϕв, град	τу, мкс	Δ
Предварительный расчёт	95.7	34.1	1.44	442	45	45	0.8	0.81%
Результаты моделирования	94.3	27.6	33	103	45	45	1.7316	38.3%
Результаты сравнения расчётов и моделирования	1.4	6.7	31.56	339			0.93	37.59

Вывод:

Каскад предварительного усиления должен обеспечить усиление входного сигнала до того уровня, который необходимо подать на вход оконечного каскада. Этот каскад должен обеспечивать максимально возможное усиление при минимальных искажениях.

По проделанной работе можно сделать вывод о влиянии некоторых элементов на работу такого каскада: R4 влияет на напряжение на выходе и на рабочую точку каскада, С4 изменяет характеристики каскада, изменяя глубину ОС, что также позволяет сделать усилитель стабильней по отношению, например, к температуре, С3 является разделительным конденсатором и непосредственно влияет на то, как усиленный сигнал будет передан в нагрузку.