лабы / LR2

Бригада №7

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МОДЕЛИ

РЕЗИСТОРНОГО КАСКАДА С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ И ОС

Цель работы

Изучить свойства каскада с ОЭ и обратной связью (ОС) в режиме малого сигнала. Выполнить анализ в частотной и временной областях. Исследовать влияние сопротивления источника сигнала, нагрузки и элементов схемы. Изучить изменение свойств каскада ОЭ при введении отрицательной обратной связи.

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

Для составления эквивалентной схемы каскада ОЭ с ООС заменим транзистор эквивалентной моделью. Модель транзистора – схему Джиаколетто – и расчет ее элементов также можно взять из ЛР 1 (рис. 1.7).

Рис. 2.1. Эквивалентная схема каскада ОЭ с ООС

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

Где

Рис. 2.2. Схема исследования каскада ОЭ с ОС

Сравним две АЧХ (без ОС и с ОС).

• Сквозной коэффициент усиления Кскв определяем на средних частотах, где характеристика достигает максимального уровня.

Рис. 2.3. Определение Кскв

• Нижнюю граничную частоту определяем по уровню на 3 дБ ниже Кскв . На рисунке это соответствует примерно 6,8 дБ.

Рис. 2.4. Определение частоты нижнего среза

• Верхнюю граничную частоту определяем аналогично нижней.

Рис. 2.5. Определение частоты верхнего среза

Сравним две ПХ (без ОС и с ОС).

• Определим время нарастания фронта импульса tН (ОМВ)

Рис. 2.5. Прямоугольные импульсы выходных сигналов с ОС и без ОС

Рис. 2.6.1. Измерение времени нарастания

Рис. 2.6.2. Измерение времени нарастания

• Определим процент спада вершины импульса (ОБВ)

– частота следования прямоугольных импульсов

Рис. 2.7.1. Определение процента спада импульса

Рис. 2.7.2. Определение процента спада импульса

Параметры						Примечание
Единицы измерения	дБ	Гц	МГц	%	нс
без ОС	39,65	51,68	1,43	33,95	262
с ОС	9,82	8,49	12,09	8,18	26

Вывод

Поскольку расчетный Кскв практически совпал со значениями в fastmean, то все расчеты выполнены верно.

3.2.3. Определение влияния на АЧХ и ПХ емкости нагрузки.

е1	R1И	Ср1	RБ	RЭ	RК	Ср2	R2Н
мВ	кОм	мкФ	кОм	Ом	кОм	мкФ	кОм
5	0,1	10,0	3,1	200	1	10,0	2

Построим АЧХ С_Н 10 пФ и 100 пФ.

Рис. 2.8. Сравнение двух АЧХ (без ОС и с ОС)

Построим ПХ С_Н 10 пФ и 100 пФ для импульсов длительности 25 мкс и 1,25 мс.

Рис. 2.9. Сравнение двух ПХ (без ОС и с ОС)

3.2.4. Определение влияния изменений емкостей разделительных конденсаторов С_р1, C_р2 на параметры АЧХ и ПХ.

Построим АЧХ.

Рис. 2.10. Определение Кскв

Рис. 2.11. Определение частоты нижнего среза

Рис. 2.12. Определение частоты верхнего среза

Рис. 2.13.1. Определение процента спада импульса

Рис. 2.13.2. Определение процента спада импульса

Ср1= Ср2					Примечание
мкФ	дБ	Гц	МГц	%
10,0	9,82	8,47	12,10	8,1
1,0	9,82	85,08	12,10	58,92

Вывод

1) По АЧХ: При уменьшении ёмкости разделительного конденсатора уменьшается полоса пропускания (меняется частота нижнего среза). Сквозной коэффициент не меняется.

2) По ПХ: С уменьшением ёмкости разделительного конденсатора увеличивается процент спада импульса.

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

Эти показатели усилителей, наряду с коэффициентом усиления, АЧХ и ПХ, имеют большое значение. По ним можно судить, как будет взаимодействовать устройство с источником сигнала, нагрузкой или с предыдущим каскадом и последующим. Обычно измерения проводят на средней частоте

Входное сопротивление определяем, используя схему на рис. 2.2.

Рис. 2.14. Определение входного сопротивления

– входное сопротивление каскада

Выходное сопротивление определяется по аналогичной схеме. Однако напряжение источника сигнала подадим на выход усилителя.

Рис. 2.15. Схема с ОС для определения выходного сопротивления.

Выходное сопротивление определяем, используя схему на рис. 2.15.

Рис. 2.16. Определение выходного сопротивления

– выходное сопротивление каскада

Вывод:

Графики показали, что входное и выходное сопротивления схемы с ОС меньше, чем у схемы без ОС.

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

Для реализации заданного К_скв,F на средних частотах необходимо рассчитать R_Э1 и R_Э2 из выражений:

Где

Рис. 2.17. Принципиальная схема каскада ОЭ с отрицательной частотно-зависимой ОС

3.2.6.1. Определение величины корректирующей емкости конденсатора СЭ1 для получения максимальной частоты верхнего среза в при заданном К_{скв, F}.

Рис. 2.18. Принципиальная схема усилителя с уменьшенной ОС

Построим АЧХ для схемы без корректирующего конденсатора C_Э1 при C_Э2 = 1000 мкФ и определим её параметры.

Рис. 2.18. Определение Кскв

Рис. 2.19. Определение частоты нижнего среза

Рис. 2.20. Определение частоты верхнего среза

Рис. 2.21.1. Измерение времени нарастания

Рис. 2.21.2. Измерение времени нарастания

Рис. 2.22. Семейство АЧХ

3.2.6.2. Измерение параметров ПХ

Рис. 2.23.1. Измерение времени нарастания

Рис. 2.23.2. Измерение времени нарастания

№ п/п	Сэ1	Кскв, F				Примечание
	пФ	-	Гц	МГц	нс
1	0	19,65	10,85	8,23
2	Сопт = 200 пФ	19,65	10,85	17,41	20,5

Вывод: Оптимальная корректирующая ёмкость С_э1 увеличивает полосу пропускания (граница верхней частоты сдвигается вправо) и уменьшает время нарастания