Вывод Гуляев е.И.
В ходе лабораторной работы было проведено исследование характеристик диапазонного селективного усилителя радиочастоты. Анализ работы схемы осуществлялся для двух режимов — сильного и слабого шунтирования колебательного контура, с последующим сопоставлением результатов ручного теоретического расчета и компьютерного моделирования в среде Qucs. Сравнение теории и практики выявило несколько важных закономерностей и расхождений.
При оценке резонансного коэффициента передачи K0 выяснилось, что режим слабого шунтирования обеспечивает более высокие значения из-за меньшей нагрузки на контур. Однако количественные показатели теории и эксперимента существенно разошлись. В расчетах значение K0 практически не менялось во всем диапазоне, тогда как моделирование показало резкий рост на верхних частотах. Причина данного расхождения кроется в том, что в аналитическом расчете применялась упрощенная формула с постоянной крутизной транзистора, не учитывающая влияние межэлектродных и монтажных паразитных емкостей, а также использовались приближенные справочные значения проводимостей. В физической модели Qucs паразитные емкости на высоких частотах увеличивают эквивалентное сопротивление контура, повышая итоговый коэффициент передачи. Для более точного расчета необходимо использовать развернутую формулу, представленную выше.
Анализ полосы пропускания показал, что качественные тенденции полностью совпадают: полоса расширяется при смещении к верхней границе диапазона, причем при сильном шунтировании она шире, чем при слабом. Тем не менее экспериментальные значения оказались в несколько раз ýже теоретических. Это связано с тем, что при выполнении расчета использовались завышенные ориентировочные значения входной и выходной проводимостей транзистора g11 и g22. Данные параметры математически перегрузили контур, искусственно снизив его добротность, что привело к слишком широкой расчетной полосе. Симулятор Qucs работает с более точной моделью транзистора, вносящей меньшие потери, поэтому реальная добротность оказалась выше, а полоса уже.
Характер изменения избирательности в теории и на практике сошелся - на нижних частотах схема хорошо подавляет зеркальный канал, тогда как на верхних частотах диапазона этот показатель заметно ухудшается. Практические значения в децибелах превосходят теоретические расчеты по той же причине: реальная эквивалентная добротность контура в программе выше, чем в заложенной математической модели.
В заключении скажем, что количественная разница между теорией и экспериментом обусловлена тем, что ручной расчет базируется на приближенных параметрах проводимостей транзистора и полностью игнорирует паразитные емкости.
Вывод Проскуряков м.А.
В ходе выполнения лабораторной работы были исследованы характеристики диапазонного селективного усилителя радиочастоты при двух режимах автотрансформаторной связи контура с нагрузкой: сильном и слабом шунтировании. Экспериментальные данные, полученные в среде моделирования Qucs, были сопоставлены с результатами ручных теоретических расчетов.
Анализ резонансного коэффициента передачи K0 показал, что режим слабого шунтирования обеспечивает более высокие значения усиления по сравнению с режимом сильного шунтирования, что логично обусловлено меньшей нагрузкой на колебательный контур. Значения K0 в теории и эксперименте существенно разошлись. При ручном расчете коэффициент передачи оставался практически неизменным во всем диапазоне частот, тогда как моделирование продемонстрировало его резкий рост на верхних частотах (до 186 и 348 соответственно). Это расхождение объясняется тем, что аналитический расчет базировался на упрощенной формуле с постоянной крутизной транзистора и не учитывал влияние межэлектродных и монтажных паразитных емкостей. В физической модели Qucs эти емкости на высоких частотах увеличивают эквивалентное сопротивление контура, что приводит к росту коэффициента передачи. Также на точность расчетов повлияло использование приближенных справочных значений входной и выходной проводимостей транзистора (g11 и g22).
Исследование полосы пропускания подтвердило совпадение теории и практики: в обоих случаях полоса расширяется при переходе от нижних частот к верхним, причем при сильном шунтировании она шире, чем при слабом. Тем не менее, экспериментальные значения полосы пропускания оказались в несколько раз уже расчетных. Причиной этого стало завышение значений проводимостей g11 и g22 в теоретической модели, что математически перегрузило контур, искусственно занизив его добротность. Симулятор Qucs, использующий более точную модель транзистора с меньшими потерями, показал более высокую реальную добротность контура и, следовательно, более узкую полосу пропускания.
Избирательные свойства УРЧ также продемонстрировали сходный характер изменения в теории и на практике: на нижних частотах схема эффективно подавляет зеркальный канал, но избирательность заметно ухудшается на верхних частотах. При этом практические значения избирательности в децибелах оказались значительно лучше теоретических, что напрямую связано с более высокой реальной добротностью контура в симуляторе по сравнению с упрощенной расчетной моделью.
Подводя итог, можно заключить, что основные количественные расхождения между теоретическими расчетами и результатами моделирования обусловлены использованием грубых приближений для параметров транзистора и полным игнорированием паразитных емкостей в аналитической части. Для повышения точности прогнозируемых характеристик необходимо либо усложнять математический аппарат расчета, включая в него паразитные параметры, либо корректировать модель в симуляторе под условия упрощенной теории. Несмотря на количественные различия, качественные зависимости всех исследуемых параметров полностью подтверждены экспериментально.
Приложение А
(Обязательное)
Расчетное задание Гуляев Е.И.
Приложение А
(Обязательное)
Расчетное задание Проскуряков М.А.
