Вывод Дударев г.М.

В ходе выполнения лабораторной работы были исследованы характеристики селективного усилителя радиочастоты. Была проверена работа схемы в двух режимах (при сильном и слабом шунтировании колебательного контура), после чего проведено сравнение ручных теоретических расчетов с результатами моделирования в программе Qucs.

Сравнение теории и практики выявило несколько важных закономерностей и расхождений:

1. Коэффициент передачи: при слабом шунтировании коэффициент передачи ожидаемо получился выше, чем при сильном — это логично, так как контур меньше нагружается. Однако количественные значения в теории и на практике сильно разошлись. В ручном расчете K₀ оставался почти неизменным на всем диапазоне частот. При этом в симуляторе Qucs на верхних частотах коэффициент резко возрос (186 и 348). Причина расхождения: для ручного расчета использовалась упрощенная формула, в которой крутизна транзистора считалась неизменной, и полностью игнорировались паразитные емкости (межэлектродные емкости транзистора и емкость самого монтажа). В реальной физической модели Qucs эти паразитные параметры на высоких частотах начинают оказывать сильное влияние на контур, увеличивая его эквивалентное сопротивление и, как следствие, сам коэффициент передачи. Также, при расчете были использованы параметры проводимости, найденные в интернете, что также является причиной расхождения данных.

Формула, учитывающая паразитные емкости представлена ниже:

где - крутизна транзистора, А/В;

, - коэффициенты включения в контур со стороны коллектора и базы следующего каскада;

- собственная добротность контура;

- резонансная частота (угловая), рад/с;

- емкость конутрного конденсатора, Ф;

- выходная емкость транзистора, Ф;

- входная емкость следующего транзистора, Ф;

, - паразитные емкости монтажа, Ф.

2. Полоса пропускания П_ВЦ: качественно теория и практика совпали: в обоих случаях полоса пропускания расширяется при переходе от нижних частот к верхним. Кроме того, при сильном шунтировании полоса оказывается шире, чем при слабом. Но количественно экспериментальные значения оказались в несколько раз ýже расчетных. Причина расхождения: В теоретическом задании были использованы приближенные, ориентировочные значения входной и выходной проводимости транзистора g11 и g22. На практике эти параметры оказались сильно завышенными. В теории данные проводимости слишком сильно зашунтировали контур, искусственно занизив его добротность, из-за чего расчетная полоса получилась очень широкой. В симуляторе Qucs транзистор работает точнее и вносит меньше потерь, поэтому реальная добротность контура выше, а полоса пропускания — уже.

3. Избирательность : характер изменения избирательности также полностью совпал. На нижних частотах схема отлично подавляет зеркальный канал, но на верхних частотах диапазона избирательность заметно ухудшается. При этом практические значения в децибелах (полученные в Qucs) оказались гораздо лучше теоретических. Причина здесь кроется в том же, что и в пункте с полосой пропускания: более высокая реальная добротность контура в симуляторе по сравнению с расчетной моделью.

Подводя итог, можно сказать, что количественные расхождения между теорией и экспериментом возникли из-за того, что ручной расчет опирается на грубые значения проводимостей транзистора и совершенно не учитывает паразитные емкости. Чтобы показания совпадали, необходимо уравнять условия: либо усложнять математический расчет, либо упрощать саму модель в Qucs.