методички / Лаб7

Рисунок 1 – Лицевая панель макета

Переключатель П2 определяет реализуемую схему. В положении 1 переключателя реализуется схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель), а в положении 2 – схема резистивного каскада с общим эмиттером, которая изображена на рис. 2.

Рисунок 2 – Схема резистивного каскада с общим эмиттером

11

Перед началом выполнения работы генератор и вольтметры нужно подключить соединительными кабелями к соответствующим гнёздам на лицевой панели макета. Штепсели чёрного цвета подключаются к нижним гнёздам разъёма, а красные – к верхним. Затем нужно включить питание стенда, макета и измерительных приборов.

Значения частоты и напряжения генератора, устанавливаемые при проведении измерений, а также результаты измерений и расчётов искомых величин заносятся в протокол проведения измерений (ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

При вычислении расчётных величин сначала пишутся формулы, затем в них подставляются величины с указанием размерности, результат записывается также с указанием размерности.

При определении: Кн, Ксквн, R`вх, Rвх, R`вых, Rвых нужно установить переключатели П1 в положение Еи, П2 в положение 2, ключ К2 в замкнутое положение, остальные ключи в произвольном положении.

Установить частоту сигнала Fген = 1-3 кГц, а напряжение Еи в пределах 5-10 милливольт (установленные величины занести в протокол).

По изображению на экране осциллографа убедиться в отсутствии значительных искажений выходного напряжения (зарисовать или сфотографировать изображение).

Переключить П1 установить в положение Uвх, измерить входное напряжение (результат занести в протокол).

Измерить выходное напряжение (результат занести в протокол, обозначив как Uвых), разомкнуть ключ К2, отключив тем самым резистор R6 от выхода усилителя, и снова измерить выходное напряжение (результат занести в протокол, обозначив как U`вых).

Используя полученные данные, рассчитать: Кн, Ксквн, R`вх, Rвх, R`вых, Rвых по соответствующим формулам (из ПРИЛОЖЕНИЯ 3).

Для определения параметров переходной характеристики нужно переключить генератор в режим прямоугольных колебаний. При определении tуст подать от генератора сигнал амплитудой 10 мВ и частотой 25 кГц. При определении величины спада плоской вершины подать от генератора сигнал амплитудой 10 мВ и частотой 100 Гц. К выходу усилителя подключить осциллограф и по изображению на нем определить требуемые параметры. Зарисовать полученные изображения.

12

При снятии любой из АЧХ переключатель П1 должен находиться в положении Еи, а ключ К2 должен быть замкнут.

При снятии сквозной АЧХ следует разомкнуть ключи К1 и К3, а ключ К4 замкнуть.

При снятии АЧХ входной цепи следует замкнуть ключ К3, а ключи К1 и К4 разомкнуть.

При снятии АЧХ выходной цепи следует замкнуть ключи К1 и К4, а ключ К3 разомкнуть.

АЧХ снимается следующим образом. Напряжение на выходе генератора Еи устанавливается в пределах 5 - 10 мВ и в дальнейшем остаётся (поддерживается) неизменным. Затем, изменяя частоту от 10 Гц до 10 МГц, нужно определить максимальное выходное напряжение Uмакс (результат записать) и граничные частоты Fн и Fв, на которых выходное напряжение уменьшается в 1,41 раза относительно максимального значения.

Зная величины Fн и Fв, вычислить значения средней частоты (7) и значения частот в 10, 4 и 2 раза больше и меньше частот Fн и Fв (значения измеренных и вычисленных частот занести в соответствующую таблицу в протокол).

На этих частотах надо измерить Uвых, произвести дальнейшие необходимые расчеты и заполнить табл. П3.1 – П3.3.

По данным из таблиц построить графики нормированных АЧХ в полулогарифмическом масштабе (по горизонтальной оси откладывается не частота, а десятичный логарифм частоты). Графики строятся на миллиметровой бумаге, все три на одном рисунке. Размер рисунка должен быть приблизительно 15×15 см.

13

5.3 Моделирование резисторного каскада

Рисунок 3 – Модель каскада с общим эмиттером

При вводе параметров элементов схемы вводить следующие данные:

- батарея – напряжение 12 В (Value = 12);

- источник сигнала – синусоидальный сигнал, амплитуда 10 мВ,

частота 1 кГц (Sine Source, Model=General, A=0.01, F=1k).

Проверка режима по постоянному току выполняется с помощью выбора команды Dynamic DC в меню Analysis. Используйте кнопки пиктограммы на панели инструментов. При их нажатии на схеме появляются значения измеряемых величин.

Проверка работоспособности схемы выполняется с помощью выбора команды Transient в меню Analysis. Усилитель может считаться работоспособным лишь в случае, когда его выходной сигнал близок по форме ко входному и его амплитуда превосходит амплитуду входного сигнала.

14

При отсутствии усиления либо при больших искажениях формы сигнала необходимо провести поиск ошибки, допущенной при вводе схемы или ее параметров. Можно также попробовать подобрать режим усилительного каскада.

15

Режим анализа АЧХ

Для анализа частотных характеристик выберите режим AC в меню

Analysis.

Для исследования АЧХ окно пределов измерения:

Режим Stepping

В этом режиме есть возможность снятия графиков при пошаговом изменении величины какого-либо из элементов схемы.

На рисунке показан пример изменения емкости C4 от 0.1 мкФ до 20 мкФ с шагом 0.5 мкФ.

После снятия графиков делаются выводы о влиянии данного элемента схемы на АЧХ.

16

Данные в задании пределы – начальные для исследования. Затем параметры степпинга меняются самостоятельно, для того чтобы обеспечить получение «хорошо читаемого» графика зависимости параметра усилителя от номинала заданного элемента.

Параметры степпинга выбираются таким образом, чтобы можно было сделать достоверные выводы о характере влияния того или иного элемента на параметры усилителя.

Режим анализа переходных характеристик

Для анализа переходных процессов нужно изменить источник синусоидального напряжения на источник импульсных сигналов (Pulse Source) и изменить параметры модели Pulse.

Для малых времен

Для больших времен

17

В меню Analysis выбрать режим Transient и задаться необходимыми параметрами.

Для малых времен

Для больших времен

6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Изобразите схему резисторного каскада, поясните назначение резистора в цепи коллектора.

2.Изобразите схему резисторного каскада, поясните назначение резистора в цепи эмиттера.

3.Изобразите схему резисторного каскада, как обеспечивается смещение коллектор – эмиттер?

4.Изобразите схему резисторного каскада, укажите, какие элементы схемы влияют на АЧХ в области нижних частот.

5.Каково назначение резистора R1 в схеме резисторного каскада?

6.Есть ли в исследуемом каскаде обратная связь? Поясните ответ.

7.Зачем в схеме базовый делитель R2 , R3?

8.Каково назначение конденсатора С3?

18

9.Что такое коэффициент частотных искажений?

10.В данной схеме есть средства стабилизации режима? Поясните ответ.

11.Что такое амплитудно – частотная характеристика? Как она выглядит для данного каскада?

12.При каком уровне частотных искажений определяли нижнюю граничную частоту?

13.Как экспериментально определяли искажения сигнала в ОБВ ?

14.Приведите эквивалентную схему входной цепи каскада для ОВЧ.

15.Влияет ли конденсатор С1 на искажения фронта импульса?

16.Какие элементы схемы определяют верхнюю граничную частоту данного усилителя?

17.Что такое фазо-частотная характеристика? Какой вид искажений она определяет?

18.Влияет ли конденсатор С4 на искажения плоской вершины импульса? Поясните ответ.

19.Приведите эквивалентную схему выходной цепи каскада. Какие элементы схемы определяют искажения в ОВЧ?

20.Одинаковы или различны сквозной и несквозной коэффициенты усиления каскада? Поясните ответ.

21.Какие элементы схемы определяют смещение база – эмиттер. Приведите соответствующее выражение.

22.Изменится ли коэффициент усиления каскада при обрыве С4? Поясните ответ.

23.Укажите элементы схемы, вызывающие искажения в ОНЧ.

24 Изменится ли вид и параметры АЧХ при обрыве С3? Поясните ответ

25.Протекает ли ток источника сигнала через R2? Поясните ответ.

26.Приведите эквивалентную схему транзистора. Зависят ли параметры эквивалентной схемы от режима каскада по постоянному току? Поясните ответ.

27.Что такое коэффициент усиления каскада? В какой области частот он определяется? Приведите соответствующие выводы.

19

28.Из каких соображений определяется величина резистора R4, приведите соответствующее выражение.

29.Что такое нижняя граничная частота усиления? Какие элементы схемы её определяют? Поясните ответ.

30.Одинаковы или различны расчётные и экспериментальные значения верхней граничной частоты? Поясните результаты сравнения.

31.Одинаковы или различны расчётные и экспериментальные значения нижней граничной частоты усилителя? Поясните результат сравнения.

32.Сравните расчётное и экспериментальное значения времени установления импульса, поясните результат.

33.Спад плоской вершины импульса одинаков в расчете и эксперименте? Поясните ответ.

7 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Электронные усилители / О.В. Головин, А.А. Кубицкий. – М.: Радио и связь, 1983. – 320 с.

2.Усилительные устройства: учебное пособие для высших учебных заведений / В.А. Андреев, Г.В. Войшвилло, О.В. Головин, М.С. Тверецкий, И.А. Трискало. Под ред. О.В. Головина. – М.: Радио и связь, 1993. – 352 с.

20