1.2. Содержание работы и методика её выполнения

1.2.1. В схеме двухкаскадного усилителя (рис.1.7) измерить постоянные напряжения на выводах транзисторов VT1 и VT2 в режиме покоя (отсутствует сигнал на входе усилителя). По результатам измерений сделать выводы относительно правильности установки режимов начальной рабочей точки (НРТ, точки покоя).

Рис.1.7. Резистивный двухкаскадный усилитель.

Указания

Включить встроенный в блок питания стенда стабилизированный источник напряжения 12В.

Измерение производить вольтметром В7 – 22А в контрольных точках схемы 1,3,5,6,7 относительно общего провода точка 4. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.

	UЭ	UБ	UК	UКЭ	UБЭ
VT1
VT2

1.2.2. Определить верхнюю границу динамического диапазона усилителя, т. е. величину максимального напряжения сигнала на входе U_{ВХ. МАКС.} при котором на выходе усилителя появляются заметные нелинейные искажения синусоидального сигнала и динамический диапазон усилителя (D) воспользовавшись выражением

D = . (1.25)

Указания

Собрать схему (рис.1.8). Подключить ко входу усилителя (1) генератор синусоидального сигнала (ГСС), а к выходу усилителя (8) осциллограф. При этом корпуса всех устройств должны быть соединены общим проводом. В качестве ГСС можно использовать функциональный генератор (ФГ) стенда или любой стандартный генератор сигналов звуковой частоты, например, Г3 – 36А.

Установите параметры выходного сигнала ГСС: напряжение – 50 мВ, частота – 1 кГц.

В случаи использования в качестве ГСС функционального генератора величину его выходного сигнала измерять с помощью вольтметра В7 – 22А, переведя его в режим измерения переменного напряжения, а частоту сигнала устанавливать с помощью осциллографа, измеряя период повторения синусоидального сигнала и рассчитывая его частоту по формуле

F (Гц) = . (1.25)Нажатием кнопки на переключателе режима синхронизации осциллографа переведите его в режим внешней синхронизации. Для обеспечения работы осциллографа в режиме внешней синхронизации подайте на гнездо «Вход снхр.» осциллографа прямоугольные импульсы с выхода функционального генератора стенда. При работе от стандартного ГСС в качестве сигнала синхронизации можно использовать синусоидальный сигнал с его выхода величиной от 1 до 2 вольт.

Увеличивая напряжение сигнала с выхода ГСС, определите напряжения U_{ВХ. МАКС.}, при котором на экране осциллографа появляются заметные искажения формы выходного напряжения усилителя.

Величину напряжения на выходе усилителя измерять с помощью вольтметра В7 – 22А, переведя его в режим измерения переменного напряжения.

Для расчета D возьмем U_{ВХ. МИН.} = 0,2 10^-3 В, определенный экспериментально для данной схемы усилителя.

1.2.3. Снять амплитудную характеристику усилителя, устанавливая величины напряжения на входе в соответствии с таблицей 1.2. Для каждого значения входного напряжения (U_ВХ) рассчитать коэффициенты усиления по напряжению К_U = . Построить графики зависимостей U_ВЫХ = f(U_ВХ) и К_U = f(U_ВХ) (рис.1.9).

Таблица 1.2

UВХ (В)	0,01	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
UВЫХ (В)
КU=
КU (дБ)

Рис. 1.8. Схема исследований характеристик усилителя.

U_ВЫХ(В) (К_U)

Рис.1.9. Зависимость величины выходного напряжения и модуля коэффициента усиления от величины входного напряжения.

Указания

При измерении вольтметром В7 – 22А переменных синусоидальных напряжений необходимо учитывать, что показания прибора соответствуют величине их действующих значений. Амплитудное значение сигнала можно измерить с помощью осциллографа или получить расчетным путем умножая его действующее значение на .

1.2.4. Снять осциллограммы напряжений в контрольных точках усилителя при его работе на линейном участке амплитудной характеристики.

Указания

Установить на выходе ГСС напряжение соответствующее середине линейного участка амплитудной характеристики.

Нажатием на передней панели осциллографа кнопки

переключить осциллограф в режим открытого входа, что позволит измерять параметры сигнала с учетом его постоянной составляющей.

Зарисовать осциллограммы напряжений в контрольных точках усилителя №1,3,5,6,8, расположив их друг под другом и используя одинаковый масштаб по оси времени и указав масштабы по осям (рис.1.10).

Для получения информации о фазе исследуемых сигналов необходимо обеспечить работу осциллографа в режиме внешней синхронизации.

U_ВХ; U_ВЫХ

Масштабы:

m_t= ... млс/дел

m_Uвх= ... В/дел

m_Uвых= ... В/дел

7										Масштабы: mt = … млс/дел mU = … В/дел
6
5
4
3
2
1
0
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

7
6
5
4
3
2
1
0
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

7
6
5
4
3
2
1
0
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Рис. 1.10. Осциллограммы напряжений в контрольных точках усилителя.

1.2.5. По полученным осциллограммам напряжений в контрольных точках определите углы их фазового сдвига относительно входного напряжения. Результаты занесите в таблицу (1.3).

Таблица 1.3.

	U3	U5	U6	U8
Сдвиг фазы

6. Снять амплитудно-частотную характеристику усилителя.

Указания

Установите на входе усилителя сигнал U_ВХ, при котором на частоте максимального усиления схемы не происходят заметные искажения выходного сигнала усилителя и поддерживайте его постоянным в течении всего эксперимента.

Измерьте выходные напряжения усилителя на фиксированных частотах в соответствии с таблицей 1.4 (при необходимости провести измерения в промежуточных точках).

Вычислите коэффициент усиления в каждой точке в разах (формула 1.11) и в децибелах (формула 1.12) и постройте график АЧХ (рис.1.11).

Для определения полосы пропускания усилителя уточните частотыf_Н и f_В на которых коэффициент усиления уменьшается в раз по сравнению с К₀ (смотри рис. 1.4).

При использовании стандартного ГСС частоту сигнала определять по лимбу частотной шкалы, а в случаи работы с использованием функционального генератора стенда частоту определять с помощью осциллографа.

Таблица 1.4.

fC	Гц				кГц
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
	50	100	200	500	1	2	5	10	20	50	100	150	200
UВЫХ
КU
КU (дБ)

12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	f

Рис.1.11. Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты (масштаб К_U …./дел).

6. Определить входное сопротивление усилителя R_ВХ.

Указания

Установите на входе усилителя сигнал U_ВХ .

Включите последовательно во входную цепь усилителя (точка 1) резистор R_ДОБ = Х кОм (использовать резистор R₁₀ из схемы выпрямителя стенда). Это вызовет снижение выходного напряжения U_ВЫХ усилителя от U₁ до U₂. Тогда входное сопротивление R_ВХ можно рассчитать следующим образом:

R_ВХ = R_ДОБ / (U₁ ¤ U₂ — 1). (1.26)

6. Определить выходное сопротивление усилителя R_ВЫХ.

Указания

Включите нагрузочный резистор R_Н = Х кОм (использовать резистор R₁₀ из схемы выпрямителя стенда) параллельно выходу усилителя (точки 8). Это вызовет снижение выходного напряжения усилителя от U₁ до U₂. Выходное сопротивление можно вычислить, используя соотношение:

R_ВЫХ = R_Н (U₁ ¤ U₂ - 1). (1.27)

6. Занесите результаты исследований двухкаскадного усилителя в

таблицу 1.5.

Таблица 1.5.

Каскад	ОК	ОЭ	Весь усилитель	Примечание
UВХ. МИН.(В)	0,2 10-3		0,2 10-3	п.п.1.2.2.
UВХ. МАКС.(В)				п.п.1.2.2
D				п.п.1.2.2.
D (дБ)				п.п.1.2.2.(1.12)
Фаза UВЫХ ()				п.п.1.2.5.
КU0				п.п.1.2.6.(1.11)
КU0 (дБ)				п.п.1.2.6.(1.12)
fН				п.п.1.2.6.
fВ				п.п.1.2.6.
				п.п.1.2.6.
RВХ				п.п.1.2.7.
RВЫХ				п.п.1.2.8.

Указания

К_U0 – модуль коэффициента усиления взятый для горизонтального участка АЧХ в середине исследованного частотного диапазона.

Для определения покаскадного коэффициента усиления К_{U0 ОК} и

К_{U0 ОЭ} необходимо воспользоваться формулой (1.11), учитывая то, что выходным напряжением каскада с ОК и соответственно входным для каскада с ОЭ является переменное напряжение измеренное в точке 3 усилителя.

Определение верхней границы динамического диапазона U_{ВХ. МАКС.} для каскада с общим коллектором проводить в соответствии с методикой п. 1.2.2.

Определение полосы частот усиливаемого сигнала (f_Н, f_В)_. для каскада с общим коллектором проводить в соответствии с методикой п. 1.2.6.