схемотехника лр 1 — копия

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 №1

по дисциплине «Схемотехника»

Выполнил студент группы

ФИО студента

Проверил Захаров Алексей Михайлович

ФИО преподавателя

Лабораторная работа №1

Исследование резисторного каскада предварительного усиления.

Цель работы: Исследовать характеристики резисторного каскада предварительного усиления; освоить методы схемотехнического моделирования на основе программы Micro Cap 12.

Рисунок 1 – Принципиальная схема усилителя.

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 (Рисунок 2).

Рисунок 2 – Направление, значение токов и напряжений.

3. Режим определения частотных характеристик.

С использованием режима AC были построены АЧХ коэффициента усиления по напряжению, сквозного коэффициента и фазовой характеристики (Рисунок 3-5).

Для коэффициента Kн(f) нижняя граничная частота составила 28,4 Гц, верхняя – 302,5 кГц.

Фазовый сдвиг на нижней границе равен -136,7°, на верхней – -225,5°.

Рисунок 3 – АЧХ коэффициента усиления по напряжению

Рисунок 4 – АЧХ сквозного коэффициента усиления

Рисунок 5 – Фаза сигнала

Для анализа влияния отдельных элементов схемы использован режим Stepping.

Увеличение C4 приводит к смещению нижней частотной границы в область более низких частот, что расширяет полосу пропускания (Рисунок 6-7). При уменьшении C4 ниже 125 мкФ наблюдается выраженное ослабление низких частот.

Рисунок 6 – АЧХ усиления при увеличении емкости C4.

Рисунок 7 – АЧХ сквозного усиления при увеличении емкости C4.

Уменьшение емкости C3 (цепь ООС) сдвигает нижнюю границу полосы вверх и снижает усиление (рис. 8–9).

Рисунок 8 – АЧХ усилителя при уменьшении номинала C3

Рисунок 9 – график сквозного усиления по напряжению при уменьшении номинала C3

Снижение сопротивления R5 уменьшает коэффициент усиления, а также немного увеличивает верхнюю граничную частоту за счёт изменения рабочей точки транзистора (Рисунок 10–11).

Рисунок 10 – АЧХ усилителя при уменьшении номинала сопротивления R5

Рисунок 11 – коэффициент сквозного усиления при уменьшении номинала сопротивления R5

4. Исследование переходных процессов

После замены источника сигнала на импульсный был получен график переходной характеристики в области малых времен. Время установления каскада составило около 4,85 мкс (Рисунок 12).

Рисунок 12 – график установления каскада при стандартных значениях

При увеличении емкости С5 импульс не успевает зарядить конденсатор до установившегося уровня — требуется увеличение длительности входного импульса (Рисунок 13).

Рисунок 13 – График переходной характеристики каскада при повышении емкости C5

Изменение сопротивления R5 показало, что значение около 6 кОм обеспечивает правильную работу RC-цепи и максимальную амплитуду выходного импульса (Рисунок 14).

Рисунок 14 – График переходной характеристики при повышении номинала сопротивления R5

Переходная характеристика в области больших времен демонстрирует спад плоской вершины около 1,336 мВ (Рисунок 15).

Рисунок 15 – Переходная характеристика в области больших времён.

Уменьшение емкости C4 приводит к уменьшению постоянной времени и выраженной дифференцирующей форме выходного сигнала (рис. 16).

Рисунок 16 – Переходная характеристика в области больших времён при разных C4

Изменение R5 позволяет оптимизировать значения амплитуды и длительности переходного процесса (рис. 17).

Рисунок 17 – Переходная характеристика в области больших времен при разных R5

-	Kн	Kскв	Fн0.7, Гц	Fв0.7, кГц	ϕн, град	ϕв, град	τу, мкс	Δ
Результаты моделирования	9,292	31,665	28,395	302,53	-136,7	-225,5	4,847	1,336 мс

Вывод:

В ходе лабораторной работы был исследован резисторный усилительный каскад, получены его частотные и переходные характеристики. Изучено влияние отдельных элементов на полосу пропускания, режим работы транзистора и форму выходного сигнала в различных временных областях.

Вывод

В данной лабораторной работе резисторный усилительный каскад был проведён через ряд экспериментов по исследованию его работы, определению полосы рабочих частот, времени установления каскада, а также изучено влияние элементов схемы на режим работы транзистора, переходные характеристики в области малых и больших времён.

Москва 2025