Лаба 3 / Лабораторная работа №3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РС

отчет

по лабораторной работе № 3

по дисциплине «Аналоговая электроника»

Тема: «Исследование усилителя низкой частоты»

Студент гр. 0421		Токарев А.А.
Студент гр. 0421		Терентьева А.С.
Преподаватель		Виноградов В.А.

Санкт-Петербург

2023

Протокол измерений

1. Амплитудная характеристика усилителя: C_p2 = C5, C_э = С2, С_п = 0, f = 5 кГц

   Rk = R3		Rk = R4
   Uвх, мВ	Uвых, мВ		Uвх, мВ	Uвых, мВ
   5	300		5	400
   10	500		10	780
   20	1000		20	1600
   30	1500		30	2000
   40	1800		40	2500

2. Амплитудно-частотная характеристика усилителя: U_вх = 5 мВ, C_p2 = C5, C_э = С2, С_п = 0

   Rk = R3		Rk = R4
   Uвых, мВ	f, Гц		Uвых, мВ	f, Гц
   90	20		140	20
   120	30		190	30
   150	40		230	40
   170	50		270	50
   220	100		360	100
   250	500		420	500
   250	1000		420	1000
   250	2000		420	2000
   250	5000		420	5000
   250	10000		420	10000
   250	20000		400	20000
   210	50000		320	50000
   150	100000		210	100000
   110	150000		150	150000
   105	160000		140	160000
   100	170000		130	170000
   95	180000		125	180000
   90	190000		120	190000
   85	200000		110	200000

3. Влияние емкости разделительного конденсатора на АЧХ усилителя: U_вх = 5 мВ, R_k = R3, C_p2 = C6, C_э = С2, С_п = 0

   Uвых, мВ	f, Гц	Uвых, мВ	f, Гц
   4,6	20	250	20000
   9	30	210	50000
   15	40	150	100000
   22	50	110	150000
   52	100	105	160000
   200	500	100	170000
   230	1000	95	180000
   230	2000	90	190000
   260	5000	85	200000
   260	10000

4. Влияние емкости блокировочного конденсатора на АЧХ усилителя: U_вх = 5 мВ, R_k = R3, C_p2 = C5, C_э = С3, С_п = 0

   Uвых, мВ	f, Гц	Uвых, мВ	f, Гц
   8	20	250	20000
   8,4	30	230	50000
   8,6	40	160	100000
   8,8	50	110	150000
   9	100	110	160000
   17	500	105	170000
   29	1000	100	180000
   56	2000	90	190000
   130	5000	90	200000
   200	10000

5. Влияние паразитной емкости на АЧХ усилителя: U_вх = 5 мВ, R_k = R3, C_p2 = C5, C_э = С3, С_п = С7

   Uвых, мВ	f, Гц	Uвых, мВ	f, Гц
   78	20	230	20000
   120	30	160	50000
   140	40	76	100000
   160	50	42	150000
   200	100	40	160000
   250	500	36	170000
   250	1000	33	180000
   250	2000	30	190000
   250	5000	28	200000
   245	10000

6. Влияние ОС на АЧХ усилителя: U_вх = 5 мВ, R_k = R3, C_p2 = C5, C_э = С3, С_п = 0, R5-C4 – вкл.

Uвых, мВ	f, Гц	Uвых, мВ	f, Гц
66	20	220	20000
94	30	190	50000
130	40	140	100000
140	50	100	150000
190	100	92	160000
230	500	88	170000
230	1000	86	180000
230	2000	80	190000
230	5000	76	200000
230	10000

Обработка результатов

Схема:

1. Исследование амплитудной характеристики усилителя

При R_k = R3: U_{лин max} = 30 мВ, при R_k = R4: U_{лин max} = 20 мВ.

2. Исследование АЧХ усилителя

Полоса пропускания при R_k = R3: f_{гр ниж} = 52 Гц, f_{гр верх} = 78000 Гц

Полоса пропускания при R_k = R4: f_{гр ниж} = 60 Гц, f_{гр верх} = 58000 Гц

3. Исследование влияния емкости разделительного конденсатора на частотные

свойства усилителя

Полоса пропускания при С_р2 = С5: f_{гр ниж} = 52 Гц, f_{гр верх} = 78000 Гц

Полоса пропускания при С_р2 = С6: f_{гр ниж} = 400 Гц, f_{гр верх} = 70000 Гц

4. Исследование влияния емкости блокировочного конденсатора на частотные

свойства усилителя

Полоса пропускания при С_э = С2: f_{гр ниж} = 52 Гц, f_{гр верх} = 78000 Гц

Полоса пропускания при С_э = С3: f_{гр ниж} = 8000 Гц, f_{гр верх} = 90000 Гц

5. Исследование влияния паразитной емкости на АЧХ усилителя

Полоса пропускания при С_п = 0: f_{гр ниж} = 52 Гц, f_{гр верх} = 78000 Гц

Полоса пропускания при С_п = С7: f_{гр ниж} = 63 Гц, f_{гр верх} = 43000 Гц

6. Исследование влияния обратной связи на свойства усилителя

Полоса пропускания при отсутствии ОС: f_{гр ниж} = 52 Гц, f_{гр верх} = 78000 Гц

Полоса пропускания при наличии ОС: f_{гр ниж} = 68 Гц, f_{гр верх} = 75000 Гц

Выводы

1. При увеличении R_k увеличивается напряжение на выходе цепи, т.к. U_вых≈ прямо

пропорционален R_k.

2. При увеличении R_k увеличивается коэффициент передачи схемы по

напряжению, т.к. при увеличении R_k увеличивается напряжение на выходе цепи, а коэффициент передачи схемы по напряжению равен: . Также при увеличении R_k уменьшается полоса пропускания цепи.

3. При увеличении C_р уменьшается полоса пропускания цепи. Это связано с тем,

что на низких частотах комплексное сопротивление Z_Cp велико и цепь не пропускает постоянную составляющую, а при увеличении частоты оно уменьшается и цепь начинает её пропускать, следовательно, разделительные конденсаторы C_p1 и С_p2 представляют собой фильтры высоких частот.

4. Для нейтрализации негативного влияния R_э на коэффициент усиления цепи, его

шунтируют конденсатором C_э. При увеличении С_э, полоса пропускания цепи уменьшается. Это связано с тем, что на низких частотах комплексное сопротивление Z_Cэ велико и цепь не пропускает постоянную составляющую, а при увеличении частоты оно уменьшается и цепь начинает её пропускать.

5. При увеличении паразитной емкости С_п, полоса пропускания цепи

уменьшается. Это связано с тем, что на высоких частотах паразитная емкость начинает шунтировать резистор R_k, снижая напряжение на выходе цепи.

6. При наличии частотно зависимой обратной связи, коэффициент передачи цепи

по напряжению уменьшается. Это связано с тем, что K_U обратно пропорционален коэффициенту обратной связи, который при наличии обратной связи становится ненулевым. Также уменьшается полоса пропускания цепи.