^{МИНИСТЕРСТВО} ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА» (СПбГУТ)

Факультет инфокоммуникационных сетей и систем Кафедра защищенных систем связи

Дисциплина «Электроника и схемотехника»

Отчет по лабораторной работе №2

«Исследование свойств модели резисторного каскада с общим эмиттером и ОС»

Выполнили студенты Икб-95:

Бригада №3

Принял: ст. преп. Павлов В.В.

Санкт-Петербург 2021

Вариант 002

3.1 Реализация точки покоя транзистора

Таблица 1

Параметр	𝑅Б1	𝑅Б2	𝑅К	𝑅Э	ℎ21	E0	𝐼ОК
Единица изм.	кОм	кОм	кОм	кОм		В	мА
Расчет	56	11	3	0,620	118	12	2
На Fastmean	55,997	11,004	3	0,620	118	12	1,97

3.2. Исследование свойств каскада ОЭ по сигналу на переменном токе

1. Составление эквивалентной схемы каскада ОЭ с отрицательной обратной связью.

Для составления эквивалентной схемы каскада ОЭ с ООС заменим транзистор эквивалентной моделью.

Рис. 1. Схема каскада ОЭ с ООС

2. Изучение влияния обратной связи на АЧХ и ПХ каскада ОЭ с ОС.

Рис. 2. Схема исследования каскада ОЭ с ООС

^{; Ом; Ом; ; МГц;}

дБ

Построим АЧХ без ОС:

1. Сквозной коэффициент усиления

2. Нижняя граничная частота .

3. Верхняя граничная частота ^𝑓_в√2

Построим АЧХ с ОС:

1. ^{Сквозной коэффициент усиления К}скв,𝐹

2. Верхняя и нижняя граничная частота

3. ^{Нижняя граничная частота 𝑓}н√2

Построим ПХ без ОС:

^{Прямоугольные импульсы с длительностью импульсов 𝑡}и ^{= 25мкс и с частотой следования}

^fи ^{= 20кГц:}

^{Время нарастания 𝑡}н ^{= 𝑡}2 ^{− 𝑡}1

^𝑡1^=25,27мкс

^𝑡2^=25,82мкс

^𝑡н ^{= 𝑡}2 ^{− 𝑡}1^{=25,82-25,27=0,55мкс}

^{Прямоугольные импульсы с длительностью импульсов 𝑡}и ^{= 1,25мс и с частотой следования f}и ^{= 400Гц:}

Спад вершины импульса большой длительности:

Построим ПХ с ОС:

^{Прямоугольные импульсы с длительностью импульсов 𝑡}и ^{= 25мкс и с частотой следования f}и ^{= 20кГц:}

^{Время нарастания 𝑡}н ^{= 𝑡}2 ^{− 𝑡}1

^𝑡1^{=25,042мкс}

^𝑡2^{=25,072мкс}

^𝑡н ^{= 𝑡}2 ^{− 𝑡}1^{=25,072-25,042=0,03мкс}

^{Длительность импульсов 𝑡}и ^{= 1,25мс и частота следования f}и ^{= 400Гц:} Спада вершины импульса большой длительности:

Таблица 2

Параметры	𝐾ск	𝑓н√2	𝑓в√2	Δ∗		Примечание
Ед. измерения	дБ	Гц	МГц	%	мкс	*tи=1,25мс **tи=25мкс
Без ОС	56	159	0,285	81	0,55
С ОС	5,54	4,04	8,22	3,87	0,03

3. Определение влияния на АЧХ и ПХ емкости нагрузки.

^{Пара АЧХ при значениях 𝐶}н ^{10 и 100 пФ.}

^{Пара ПХ для тех же значений 𝐶}н ^{и при длительности импульса t}и^=25мкс

^{при t}и^=1,25мс

3. Определение влияния изменений емкостей разделительных конденсаторов на параметры АЧХ и ПХ.

^{АЧХ при значениях 𝐶}р1 ^{= 𝐶}р2^{= 1мкФ и 10 мкФ}

^Кскв,𝐹 ^{= 5,54 дБ при разных значениях емкости разделительных конденсаторов}

^𝑓н_√2 = 40,35Гц при ^𝐶р= 1мкФ

^{ПХ для тех же значений 𝐶}р1 ^{= 𝐶}р2 ^{при t}и^=1,25мс

32,44%

Таблица 3

𝐶р1 = 𝐶р2	𝐾скв	𝑓н√2	𝑓в√2	Δ∗	Примечание
мкФ	дБ	Гц	МГц	%	*tи=1,25мс
10,0	5,54	4,04	8,22	3,87
1,0	5,54	40,35	8,22	32,44

3. Измерение входного и выходного сопротивлений каскада ОЭ с ОС.

Средняя частота кГц

Определим входное сопротивление:

^{Входное сопротивление каскада 𝑅}вх^{= 8,15 кОм}

Для определения выходного сопротивления введем вспомогательный резистор R.

Рис. 3. Схема измерения выходного сопротивления

^{Выходное сопротивление 𝑅}вых^{= 2,99 кОм Без ОС: 𝑅}вх^{= 103 Ом, 𝑅}вых^{= 2,8 кОм}

6. Изучение влияния частотно-зависимой обратной связи на АЧХ и ПХ каскада.

3

1. ^{Определение величины корректирующей емкости конденсатора 𝑪}э𝟏 ^для

^{получения максимальной частоты верхнего среза 𝒇}_{в√𝟐 𝒎𝒂𝒙} ^{при заданном К}скв,𝑭

Рис. 4. Принципиальная схема каскада ОЭ с отрицательной частотно-зависимой ОС

^{АЧХ для схемы без корректирующего конденсатора 𝐶}э1^{при 𝐶}э2 ^{= 1000 мкФ.}

К_скв,𝐹 = 20 дБ

𝑓_в√2 = 5,97 МГц

𝑓_н√2 = 5,47 Гц

^Кскв,𝐹 ^{= 20,07 дБ}

𝑓_н√2 = 5,47 Гц

𝑓_в√2 =21,4 МГц

2. Измерение параметров ПХ.

При 𝐶_э1 ⁼

=25,419 мкс

=25,713 мкс

=25,713 – 25,413=0,3 мкс

= необходимо построить ПХ и определим время нарастания:

^𝑡1^{=25,418 мкс}

^𝑡2^{=25,718 мкс}

^𝑡н ^{= 𝑡}2 ^{− 𝑡}1^{=25,718 – 25,418=0,3 мкс}

Таблица 4

№ п/п	𝐶э1	Кскв,𝑭	𝑓 н√2	𝑓в√2		Примечание
	пФ	дБ	Гц	МГц	нс	*tи=25 мкс
1	0	20	5,47	5,97	300
2	𝐶опт=200	20,07	5,47	21,4	300

Вывод: во время выполнения лабораторной работы мы изучили свойства каскада с общим эммитером и обратной связью. Мы выполнили анализ элементов схемы, а также были изучены свойства каскада ОЭ с отрицательной обратной связью.

Контрольные вопросы

1. Переменный ток попадает на вход транзистора через конденсатор СP1, а передается в нагрузку от коллектора через конденсатор СP2.

2. ^{АЧХ без ОС: K}скв^=56дб

^{АЧХ с ОС: K}скв^=5,54дб

3. С повышением емкости нагрузочного конденсатора уменьшается частота верхнего среза, следовательно уменьшается полоса пропускания, и увеличивается время нарастания. Процент спада не изменяется.

4. Влияние емкости проявится на очень низкой частоте за полосой пропускания. Коэффициент усиления с ОС будет определяться только одним резистором RЭ1. Для ^{реализации заданного К}скв,𝑭 ^{на средних частотах необходимо рассчитать RЭ1 и RЭ2 из} выражений.

5. Для определения входного сопротивления необходимо задать диапазон частот f0, так же ^{зависит от I(R}1И^).

6. Напряжение источника сигнала подается на выход усилителя, отключив сопротивление ^{нагрузки и заземлив освободившийся конец R}1И^{. Для измерения R}вых ^{необходим} вспомогательный резистор R.

7. ^{Отсутствие блокировочного конденсатора в цепи эмиттера С}Э^{. Это оказывает} существенное влияние на свойства каскада. Отрицательная ОС по сигналу возникает ^{при отсутствии конденсатора С}Э^{, в то время как элементы цепей питания транзистора R}Б1^{, R}Б2^{, R}К^{, R}Э ^{не переключаются, и значения их сопротивлений не претерпевают} изменений.

8. ^{В эмиттерной цепи усилителя включаем последовательно два резистора R}Э1 ^{и R}Э2^{. Изменяя в эмиттере емкость конденсатора C}Э1^{, можно добиваться желаемой АЧХ или} ПХ в усилителе с ОС. Такие схемы называются каскад с высокочастотной эмиттерной коррекцией.

9. ^{В схеме каскада к резистору R}Э1 ^{подключается конденсатор C}Э1^{. Емкость C}Э1 ^{< C}Э2^{, она} оказывает влияние на АЧХ в области высоких частот. Частотно-зависимый ^{двухполюсник R}Э1 ^{– C}Э1 ^{создает частотно-зависимую ОС, действие которой} проявляется в полосе пропускания усилителя.

10. ^{Подключение к резистору R}Э2 ^{конденсатора большой емкости CЭ2 приводит к уменьшению глубины ОС. Это объясняется тем, что конденсатор C}Э2 ^{шунтирует резистор R}Э2^{. Причиной ОС теперь является только резистор R}Э1^{. Если емкость C}Э2

очень велика, то обратную связь можно по-прежнему рассматривать как частотнонезависимую. Влияние емкости проявится на очень низкой частоте за полосой ^{пропускания. Коэффициент усиления с ОС будет определяться одним резистором R}Э1^.