8. Экспериментальная часть

8.1. Блок-схема экспериментальной установки

Блок–схема установки приведена на рис.27. В комплект экспериментальной установки входят: набор макетов исследуемых усилителей на биполярных транзисторах, источник питания макетов +12В, генератор Г3–112/1, два вольтметра В3–38А и осциллограф С1–77 (или аналогичные приборы). На передних панелях лабораторных макетов (см. рис. 29, 30, 31) изображены схемы исследуемых усилителей. В левой нижней части макета расположены две пары входных гнезд Х1. Одна пара используется для подключения выхода генератора, т.е. для подачи входного напряжения, а вторая – для подключения электронного вольтметра, измеряющего входное напряжение. В правой нижней части макета находятся две пары выходных гнезд Х2 для подключения электронного вольтметра, осциллографа и внешних нагрузок. В правой верхней части имеются гнезда Х3 для подачи напряжения питания.

8.2. Методика выполнения работы

Подача напряжения на все приборы и включение приборов производятся после проверки схемы преподавателем или инженером.

1. Получить задание по выполнению лабораторной работы у преподавателя и макеты исследуемых усилителей у инженера.

2. С помощью двух проводов с однополюсными вилками соединить клеммы питания макета с клеммами выхода источника питания. Внимание! Необходимо соблюдать правильность подключения источника питаниякмакету!Плюс источника питания соединяется с гнездом +Е розетки Х3, а минус источника питания – с общим проводом. После включения источника питания на макете должен зажечься светодиодный индикатор.

3. С помощью соединительных кабелей подключить ко входу усилителя генератор и вольтметр, а к выходу – вольтметр и осциллограф (по заданию преподавателя). На генераторе установить минимальное выходное напряжение.Внимание! Выходной аттенюатор генератора Г3–112/1 “⊳dB” установить в положение 20dB. В этом случае выходное напряжение генератора ручкой плавной регулировки “ ” можно изменять от 0 до 1В. В положении ручки переключателя “0dB” максимальное выходное напряжение генератора достигает 11В и исследуемый усилитель может быть сожжен!Входной вольтметр установить на предел 1В, а выходной–на предел 3В. После проверки схемы преподавателем (или инженером) подать напряжения на все приборы.

4. Снять амплитудные характеристики (АХ) U_вых=f(U_вх) при частоте генератораf=1000Гц. Входное напряжение в схемах с ОЭ и ОБ изменять от 0 до 300мВ, от 0 до 100мВ через 10мВ и от 100 до 300мВ через 50мВ. Для схемы с ОК входное напряжение изменять от 0 до 1000мВ через 100мВ. Для всех схем первое измерение произвести приU_вх=0В.

Исследование усилителя с ОЭ производится при различных сопротивлениях в цепи коллектора R4 илиR5, различных подключениях эмиттера к общему проводу “” (черезR6,R6+С3 или накоротко), различных внешних сопротивлениях нагрузки, которые подключаются к розетке Х2 и различных входных разделительных конденсаторах С1 или С2. Выбор рабочей точки на проходной характеристике производится следующим образом. На вход усилителя подать напряжениеU_вх=30мВ. Пронаблюдать форму выходного напряжения на экране осциллографа. С помощью потенциометраR1 добиться, чтобы выходное напряжение имело минимальные нелинейные искажения. Положительные и отрицательные вершины синусоидального сигнала должны быть одинаковыми. Это означает, что рабочая точка находится на середине линейного участка проходной характеристики (см. рис.13). После этого можно снимать АХ, изменяя входное напряжение от 0 до 300мВ.

В схемах усилителей с ОБ и ОК устанавливать рабочую точку не нужно, т.к. она установлена при изготовлении макета.

Для каждой снятой зависимости U_вых=f(U_вх) построить график АХ. Найти линейный участок и определить коэффициент усиления по напряжению.

5. Снять зависимостиU_вых=f(f) приU_вх=const. Для усилителя с ОЭ снять эту зависимость для всех вариантов схем, заданных преподавателем. НапряжениеU_вх выбрать в пределах линейного участка АХ (U_вх0.02В для схем с ОЭ и ОБ иU_вх0.1В для схемы с ОК). При снятии зависимостиU_вых=f(f) минимальная частота определяется наименьшей частотой используемого генератора (10 или 20Гц). Удобно при каждом следующем измерении примерно удваивать частоту. Например: 10 Гц; 20 Гц; 40 Гц; 100 Гц; 200 Гц; 400 Гц, 1000 Гц; 2000 Гц; 4000 Гц; 10000 Гц и т.д. Измерения можно заканчивать, если на высокой частотеU_выхуменьшится по сравнению сU_выхна средней частоте не менее, чем в два раза. По результатам исследований построить АЧХ, т.е. зависимости коэффициента усиления по напряжениюK_U=U_вых/U_вх,от частоты. АЧХ следует построить в полулогарифмическом масштабе. По вертикальной оси откладыватьK_U, по горизонтальной оси –lgf. При этом оцифровка частот дается в герцах (кГц, МГц), как это показано на рис.28. По АЧХ определитьf_ниf_ви полосу пропускания усилителяf=f_вf_н. На графиках указать величинуU_вх, а для схемы с ОЭ дополнительно: величину входной емкости (С₁илиС₂), вариант подключения эмиттера к общему проводу,R_ки сопротивление внешней нагрузки.

На рисунках 29 – 31 изображены передние панели макетов исследуемых усилителей с указанием номиналов используемых компонентов. В процессе эксплуатации макетов номиналы радиодеталей могут быть изменены.