Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ

(МТУСИ)

Факультет "Радио и телевидение"

Кафедра "Радиооборудование и схемотехника"

ОТЧЁТ

по дисциплине "Схемотехника"

на тему:

"Лабораторная работа № 4

Исследование свойств усилителя с отрицательной связью"

Выполнили:

Студенты гр. БИК2309 ____________________ В. А. Громов

_________________Т. В. Нестеренко

_________________ У. А. Сафронова

__________________ Р. Ю. Улендеев

___________________И. С. Шамаева

Проверил:

Доцент, к.т.н. ___________________ А. М. Захаров

Москва 2025

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование влияния отрицательной обратной связи на основные показатели усилителя при различных видах обратной связи.

ИССЛЕДУЕМАЯ СХЕМА

Схема двухкаскадного усилителя, охваченного различными видами обратной связи, коммутируемыми ключами SWITCH, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Исследуемая схема с напряжениями

Рисунок 2 – Исследуемая схема с токами и режимами работы транзисторов

СХЕМА БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Рисунок 3 – Схема без обратной связи

Исследование АЧХ коэффициентов усиления K_u(f) и K_скв(f)

Измерения проводят для усилителя без обратной связи, то есть Switch 1,2,3,5 замкнуты, а Switch 4,6 разомкнуты.

Сквозной коэффициент усиления K_скв(f) = V(14)/V(1).

Коэффициент усиления по напряжению K_u(f) = V(14)/V(2).

Рисунок 4 – АЧХ

Коэффициент усиления по напряжению K_u(f) = 4480.

Рисунок 5 – АЧХ с изменением R10 от 1k до 1.6k с шагом 0.3k

По графику можно сделать вывод, что при увеличении сопротивления R10 увеличивается коэффициент усиления по напряжению.

Расчёт глубины обратной связи A

Для расчёта A необходимо воспользоваться формулой:

Рассчитывать данный параметр для схемы без отрицательной обратной связи бессмысленно, поэтому он будет рассчитан в дальнейших схемах с отрицательной обратной связью.

Исследование ФЧХ

График фазо-частотной характеристики представлен на следующем рисунке:

Рисунок 6 – ФЧХ

Исследование зависимости входного сопротивления от частоты

График зависимости входного сопротивления от частоты представлен на следующем рисунке:

Рисунок 7 – Зависимость входного сопротивления от частоты

Исследование переходных характеристики

Графики переходных процессов в области малых времён представлены на следующем рисунке:

Рисунок 8 – Графики переходных процессов в области малых времён

По графикам переходных процессов в области малых времён мы определили следующие параметры:

Время установлений t_уст = 179.031 10^-9 с.

Спад плоской вершины Δ = 499.475 10^-9 с.

График переходных процессов в области больших времён представлен на следующем рисунке:

Рисунок 9 – Графики переходных процессов в области больших времён

По графикам переходных процессов были определены следующие значения:

Значение переходных искажений

СХЕМА С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ЗА СЧЁТ R3

Схема с последовательной отрицательной обратной связью по току в первом каскаде за счёт резистора R3 (ключи 2,3 замкнуты; 1,4,5,6 разомкнуты) представлена на следующем рисунке:

Рисунок 10 – Схема с напряжениями в узлах

Рисунок 11 – Схема со значениями и направлениями токов

Исследование АЧХ коэффициентов усиления K_u(f) и K_скв(f)

Измерения проводят для усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по току в первом каскаде за счёт резистора R3, то есть Switch 2,3 замкнуты, а Switch 1,4,5,6 разомкнуты.

Сквозной коэффициент усиления K_скв(f) = V(14)/V(1).

Коэффициент усиления по напряжению K_u(f) = V(14)/V(2).

Рисунок 12 – АЧХ

Коэффициент усиления по напряжению K_u(f) = 23.152.

Рисунок 13 – АЧХ с изменением R10 от 1k до 1.6k с шагом 0.3k

Как можно заметить, чем выше сопротивление резистора R10, тем выше коэффициент усиления по напряжению.

Расчёт глубины обратной связи A

Для расчёта A необходимо воспользоваться формулой:

Для данной схемы расчёты будут следующими:

Исследование ФЧХ

График фазо-частотной характеристики представлен на следующем рисунке:

Рисунок 14 – ФЧХ

Исследование зависимости входного сопротивления от частоты

График зависимости входного сопротивления от частоты представлен на следующем рисунке:

Рисунок 15 – График зависимости входного сопротивления от частоты

Исследование переходных характеристики

Графики переходных процессов в области малых времён представлены на следующем рисунке:

Рисунок 16 – Графики переходных процессов в области малых времён

По графикам переходных процессов в области малых времён мы определили следующие параметры:

Время установлений t_уст = 146.609 10^-9 с.

Спад плоской вершины Δ = 497.902 10^-9 с.

График переходных процессов в области больших времён представлен на следующем рисунке:

Рисунок 17 – Графики переходных процессов в области больших времён

По графикам переходных процессов были определены следующие значения:

Значение переходных искажений:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таблица 1 – Полученные результаты

	без ОС	ОС за счёт R3
RВХ	1336 Ом	4502 Ом
fгр н	447.836 Гц	127.174 Гц
fгр в	2.532 МГц	2.569 МГц
Глубина обратной связи A	–
Коэффициент усиления по напряжению KU	4480	23.152
Спад плоской вершины Δ	499.475 10-9 с	497.902 10-9 с
Время установления tуст	179.031 10-9 с	146.609 10-9 с

Так как используемая схема с обратной связью — это схема усилителя с последовательной отрицательной обратной связью по току, а не по напряжению, то коэффициент усиления по напряжению ухудшится.

Полоса пропускания для усилителя с отрицательной обратной связью в сравнении с усилителем без обратной связи будет больше. Для схемы без обратной связи полоса пропускания находится в диапазоне от 447.836 Гц до 2.532 МГц, а для схемы с обратной связью будет находиться в диапазоне от 127.174 Гц до 2.569 МГц.