ЛР2

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

Кафедра радиооборудования и схемотехники

Лабораторная работа №2

по дисциплине «Схемотехника»

Вариант 2

Выполнил студенты группы

ФИО студента

Проверил Захаров Алексей Михайлович

ФИО преподавателя

Москва 2025

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УСИЛИТЕЛЯ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.

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

Изучение работы программы схемотехнического моделирования MicroCap 12.

Рис. 1. Частотно-независимая ОС.

Напряжение источника питания V2 должно быть равным 9В.

Параметры транзистора КТЗ16А (QI):

• объемное сопротивление базы r_б=66.7 Ом;

• статический коэффициент усиления по току h_21э=75;

• емкость коллекторного перехода С_к = З пФ;

• частота единичного усиления f=150 МГц;

• выходная проводимость h_22э=20мк См;

• постоянный ток I_ко =1 мА.

Для получения АЧХ для коэффициентов K_н(f) и K_скв(f) воспользуемся программой синтеза электронных схем, выведем токи и напряжения на схеме (Рис. 2).

Рис.2 Направление, значение токов и напряжений.

Транзисторы каскада с ОС находятся в линейном режиме. С помощью Micro-Cap получим графики АЧХ на выходе каскада (Рис. 3):

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Исходя из информации по полученным графикам можем сделать вывод, что, изменяя номинал сопротивления R₁₀ в сторону меньшего сопротивления, схема стремится к уменьшению коэффициента усиления, слегка расширяя границы f_н и f_в полосы усиливаемых частот.

Рис. 7 – ФЧХ каскада с частотно-независимой ОС

ОС в полосе усиливаемых частот позволяет устранить фазо-частотные искажения, исходя из графика на Рисунке 7.

Рис. 8 – Входное сопротивление с ОС

График на Рисунке 8 показывает, что частотно-независимая ОС позволяет создавать устойчивое входное сопротивление на протяжении всей полосы усиливаемых частот.

Рис. 9

Время установления сигнала от 0.1 до 0.9 части его максимума составило 12,89 мс.

Рис. 10

На Рисунке 10 видно, что величина спада составила 0,0127 В.

Теперь приведём экспериментальное исследование работы усилителя без использования обратной связи (Рисунок 11) и сравним результаты по К_u, К_скв, ФЧХ и переходным процессам с ранее протестированной усилителя с ОС.

Рис. 11 – Усилительный каскад без ОС

Рис. 12

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

Графики на Рисунках 12-15 указывают, что без обратной связи каскад увеличивает коэффициент усиления в разы, но сужает полосу усиливаемых частот, если задаваться f_н и f_в границами равными -3 дБ от пика плато АЧХ.

Рис. 16 – ФЧХ каскада без ОС

Без ОС в полосе усиливаемых частот проявился сдвиг фазы, об этом повествует график на Рисунке 15.

Рис. 17 – Входное сопротивление каскада без ОС

Заметим, что входное сопротивление в разы упало по сравнению со схемой, где присутствует частотно-независимая ОС.

Рис. 18

Время установления сигнала было увеличено до 808,8 мс.

Рис. 19 – Импульс в области больших времен без ОС

Спад, исходя из данных на Рисунке 18, произошёл на 0,13987 В.

Получив все данные по значениям усиления с ОС и без ОС, рассчитаем глубину ОС по формуле:

А = K_{u ср}/K_{u ср оос} = 4482/20,36 = 220,137

А* = K*_{u ср}/K*_{u ср оос} = 1070/15,839 = 67,55

	ОС экспериментальное	Без ОС экспериментальное
Rвх	4,499 кОм	313,897 Ом
fгр. н	48,334 Гц	446,97 Гц
fгр. в	2,826 МГц	2,553 МГц
А	220,137	-
A*	67,55	-
Ku	20,365	4482
Ku*	15,838	1070
∆	8,019%	13,685%
tуст	12,89 мс	808,8 мс

Таблица 1

Вывод

В данной лабораторной работе было произведено экспериментальное исследования каскадов усиления с частотно-независимой обратной связью и без неё. Получены аналитические данные по коэффициентам усиления, ФЧХ, переходным характеристикам в области малых и больших времен для оценки влияния ОС на выходной сигнал. Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что ОС благотворно влияет на усиления сигнала, устраняя фазо-частотные искажения в полосе усиливаемых частот за счёт уменьшения коэффициента усиления.