Физические основы электроники. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физические основы электроники» для студентов специальности

9.Что влияет на амплитудно-частотную характеристику в области низких частот? В области высоких частот?

10.Что называется коэффициентом частотных искажений?

11.Что называется полосой пропускания усилительного каскада?

12.Что называется постоянной времени усилительного каскада для ниж-

них частот? Для верхних частот? Напишите их математическое выражение.

13. От чего зависит коэффициент усиления каскада Кср на средней часто-

те fср ?

14. Как изменится коэффициент усиления каскада с ОЭ при увеличении

R К ?

15. Как изменится коэффициент усиления КU в области нижних частот при увеличении емкости связи? Почему?

16.Как изменится коэффициент усиления в области верхних частот при изменении резистора Rн ?

17.Как изменится коэффициент усиления в области верхних частот, если параллельно резистору Rн подключить конденсатор Сн ?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Лапутин, Е.Ф. Промышленная электроника [Текст] / Е.Ф. Лапутин. –

М.: Высш. шк., 2008. – 396 с.

2. Блинцов, М.К. Основы промышленной электроники [Текст] / под ред.

Блинцова М.К. – М.: Высшая школа, 2008. – 247 с.

31

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 «Исследование двухкаскадного усилителя на биполярных транзисторах»

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является изучение устройства и принципа действия двухкаскадного усилителя на биполярных транзисторах с обратной связью по напряжению.

2. ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Объектом исследования является двухкаскадный усилитель на маломощных транзисторах типа МП25А, включенных по схеме с общим эмиттером. Входные и выходные напряжения измеряются электронным цифровым вольтметром В722А, форма сигналов контролируется электронным осциллографом С1118, частота входного сигнала задается генератором низкочастотных сигналов 13112/1.

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Изучить паспортные данные биполярного транзистора типа МП25А и ознакомиться с описаниями используемых измерительных приборов.

2.Собрать схему установки для исследования усилителя (рис. 8).

а) Собрать схему установки для исследования двухкаскадного усилителя (рис. 1):

-ЗГ – задающий генератор сигналов;

-ЭОС – электронный осциллограф;

-ЭВ – электронный цифровой вольтметр.

32

Напряжение с выхода задающего генератора ЗГ подается на вход первого каскада усилителя Uвх через разделительный конденсатор Ср1 (клеммы 1-2), а

снимается на выходе через разделительный конденсатор Ср3 .

б) Подключить приборы ЗГ, ЭОС, ЭВ к сети и подать питание на схему усилителя.

3. Установить на входе усилителя напряжение Uвх , которое проконтроли-

ровать вольтметром. Наблюдать по осциллографу форму входного и выходного сигналов усилителя, для чего осциллограф сначала включить к выходу, а затем на вход усилителя. Измерить вольтметром величину входного сигнала.

Подключить осциллограф к выходу усилителя, а вольтметр – ко входу,

увеличивать величину входного напряжения до такого значения , при котором начинается заметное отклонение формы кривой выходного сигнала от входно-

го, наблюдаемых на экране осциллографа.

Снять на кальку осциллограммы входного и выходного сигналов. Запи-

сать предельное значение амплитуды входного сигнала Uвх max , при котором не происходит искажения сигнала.

4. Пронаблюдать за изменением выходного сигнала при изменении вход-

ного сигнала, для чего:

а) Регулируя напряжение ЗГ, подать на вход усилителя (клеммы 1-2) Uвх 0,5 мВ и измерить его вольтметром ЭВ. Увеличить напряжение Uвх в 3

раза, проследить за изменением выходного сигнала. Частоту сигнала ЗГ при этом равной f=1000 Гц.

б) Переключить вольтметр ЭВ на вход усилителя (клеммы 3-4) и изме-

рить величину выходного сигнала Uвых , записав это значение.

в) пронаблюдать на экране осциллографа ЭОС форму входного сигнала Uвх .

г) Переключить осциллограф ЭОС на выход усилителя (клеммы «3-4»),

пронаблюдать на экране ЭОС форму кривой выходного сигнала и зарисовать ее на кальку.

33

Рис. 8. Схема установок для исследования усилителя

34

5. Снять частотную характеристику усилителя:

Без обратной связи и с обратной связью, для чего на вход усилителя по-

дать напряжение Uвх (0,1 0,3) Uвх max 0,5 мВ , и изменяя частоту звукового генератора в пределах от 100 Гц до 200 кГц, измерить вольтметром величину

Uвых .

Обратную связь в усилителе включают нажатием кнопки В1 , находящей-

ся на панели усилителя (см. стенд). Результаты измерений свести в таблицу 10.

Снять частотную характеристику усилителя без обратной связи и с об-

ратной связью, для чего:

а) при нажатой кнопке В1 (без обратной связи) подать на вход усилителя

стоте генератора f=1000 Гц без обратной связи и с обратной связью, для чего на входе усилителя, изменяя Uвх в пределах Uвх (0 1.5) Uвх max (от 0,2 до 10,7

мВ), измерять Uвых . Результаты свести в таблицу 10. Для этого:

а) подключить осциллограф ЭОС к выходу усилителя (клеммы 3-4), и

вольтметр ЭВ – на вход (клеммы 1-2).

35

б) поддерживая частоту входного сигнала равной f=1000 Гц, изменять значение напряжения входного сигнала Uвх от 0,2 до 10,7 мВ и снять зависи-

мость Uвых от Uвх (амплитудная характеристика Uвых F2 (Uвх ) ).

в) записать то значение Uвх , при котором начинается заметное искажение формы выходного сигнала по сравнению с входным сигналом Uвх (по сравне-

нию с синусоидальной), т.е. значение Uвх , при котором начинают появляться искажения.

Кнопка В1 на панели усилителя находится в нажатом положении (цель обратной связи Cос -Rос -R3 -R4//Cэ1 отключена).

г) отжать кнопку В1 , включив цепочку обратной связи усилителя, и снова снять зависимость Uвых F3 (Uвх ) при f=1000 Гц.

д) результаты всех измерений записать в таблицу 11.

4.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

1.По данным таблицы 9 построить частотную характеристику усилителя.

Из-за широкого частотного диапазона частоты откладывают по оси абсцисс в логарифмическом масштабе, по оси ординат откладывают коэффициент усили-

теля Кдб , выраженный в логарифмических единицах – децибелах, который находят по соотношению

Имеется таблица переводов абсолютных значений коэффициентов усиле-

ния в логарифмические единицы – децибелы. На рис. 9 представлена частотная характеристика усилителя.

36

Рис. 10. Амплитудная характеристика усилителя

37

Определить из амплитудной характеристики Uп , Uвх min , Uвх max , Dу .

3. Объяснить причины искажения выходного сигнала Uвых при превыше-

нии напряжения входного сигнала Uвх max .

38

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Объяснить физику биполярного транзистора.

2.Какие имеет преимущества и недостатки транзистор перед другими усилительными элементами?

3.Что такое коэффициент усиления по напряжению?

4.Что называют рабочим диапазоном частот?

5.Что называют частотной и амплитудной характеристиками усилителя?

6.Какие существуют схемы включения транзистора в усилительных кас-

кадах?

7.Достоинства и недостатки схем усилителей ОЭ и ОК.

8.Поясните принцип действия усилителя с ОЭ.

9.Как влияет обратная связь в усилителе на его характеристики?

10.Что такое входные и выходные характеристики транзистора?

11.Какие основные параметры характеризуют транзистор?

12.Объясните порядок работы с осциллографом, цифровым вольтметром

изадающим генератором сигналов.

13.В каких рамках работают транзисторы?

14.Почему коэффициент усиления зависит от частоты?

15.Как изменится коэффициент усиления усилителя при отключении конденсаторов Сэ1 и Сэ2 ?

16.Как изменится коэффициент усиления КU в области нижних частот

при увеличении емкости конденсаторов связи?

39

Таблица 10

Частотная характеристика усилителя (с обратной и без обратной связи)

40