6. Лабораторное задание и методические указания

6.1 Исследовать резонансный нелинейный усилитель без автосмещения: получить и зарисовать осциллограммы выходного напряжения при U_см = U₁ и U_см = U₂ для амплитуд входного колебания U_m =0.7U_mkp, соответствующих каждому U_см.

Для этого:

1. Подготовить и включить приборы в лабораторный стенд. Собрать схему исследования, в качестве нагрузки транзистора включить резонансный контур. Установить заданное смещение рабочей точки транзистора. Для чего подключить к затвору вольтметр в режиме измерения постоянного напряжения. Измерить вольтметром смещение на затворе транзистора. Оставив вольтметр подключенным к затвору транзистора, перевести режим его работы на измерение переменного напряжения. Установить частоту колебаний генератора равной резонансной частоте контура f_p. Подключить генератор к гнездам «Вх.ВЧ». Подключить осциллограф к стоку транзистора.

Внимание: Чтобы не вывести из строя транзистор КП-303 не включать аттенюатор генератора в положения «0» и «10» дБ.

2.Устанавливая последовательно амплитуду переменного напряжения на затворе транзистора U_m = 0.1U_mkp и U_m= 0.7U_mkp, соответствующие своим смещениям, получить и зарисовать осциллограммы напряжения на выходе нелинейного усилителя. Осцилограммы зарисовать при двух значениях напряжения смещения для двух амплитуд колебаний на входе (всего четыре осциллограммы). На осциллограммах указать значения измеренных амплитуд напряжений. Снять амплитудно-частотную характеристику усилителя при смещении U₁ таким образом, чтобы по результатам измерений можно было определить нагруженную добротность контура. Косвенным способом измерить сопротивление контура при резонансе, сравнивая значения напряжения на контуре и на сопротивлении R₁. Здесь следует использовать в цепи стока в качестве нагрузки резистор R₁ блока простые и сложные цепи, подключив его к стоку транзистора. Сравнивая коэффициенты усиления резистивного и резонансного усилителя на одном и том-же транзисторе при одном и том-же входном сигнале (U_m = 0.1U_mkp ) и одном и том-же линейном режиме по постоянному току (U_см = U₁ ) можно рассчитать резонансное сопротивление контура, приведенное к точке подключения полевого транзистора.

3. Снять колебательные характеристики нелинейного резонансного усилителя при двух значениях напряжения смещения U₁ и U₂ без автосмещения и колебательную характеристику нелинейного усилителя с автосмещением. В последнем случае начальное смещение выбрать так, чтобы ток покоя транзистора в схеме с автосмещением был равен току транзистора без автосмещения при U_см = U₁.

Для этого:

Включить параллельный контур в нагрузочную цепь усилителя. Наблюдая при помощи осциллографа за выходным напряжением, настроить контур в резонанс ручкой «С».

Установить напряжение смещения U_см=U₁. Изменяя выходное напряжение генератора, снять зависимость выходного гармонического напряжения исследуемого усилителя от входного. На выходе (на стоке транзистора) и на входе напряжение измерять вольтметром или осциллографом. Входное напряжение изменять в диапазоне 0,05U_mkp1 – 3U_mkp1.

Установить напряжение смещения U_см = U₂. Повторить измерения п.6.1.3.

6.2 Собрать схему усилителя с автосмещением. Для чего в цепь истока включить сопротивление R₁ и емкость C₂. Учитывая, что R₁=3 kOм, по падению напряжения на этом сопротивлении установить ток покоя равный 0,3 mA.

Рассчитать колебательные характеристики усилителя при наличии автосмещения при полиномиальной аппроксимации для постоянного тока 0.3 mA. В качестве нагрузки в цепь стока включить постоянное сопротивление, равное половине резонансного сопротивления контура, приведенного к стоку транзистора. Расчет колебательных характеристик производить методом трех (пяти) ординат. Расчетные формулы приведены в приложении. При расчете использовать экспериментальную зависимость постоянной составляющей тока стока (или истока) от напряжения смещения на затворе. Зависимость тока стока от напряжения смещения на затворе можно определять по результатам измерения постоянного напряжения U_R1 на сопротивлении автосмещения R₁ =3 Ком. По закону Ома постоянная составляющая тока стока I_c равна:

I_c = U_R1 /R

Снять зависимость выходного напряжения от входного, в соответствии с п. 6.1.3. , изменяя входное напряжение в тех же пределах.

Определить по результатам измерений амплитуды входных напряжений, соответствующие критическому режиму и предельные амплитуды, соответствующие линейному режиму.

6.3 Исследовать нелинейный резонансный усилитель в режиме удвоения частоты. Получить и зарисовать осциллограмму напряжения на выходе в этом режиме. Определить коэффициент усиления. Для этого:

Установить напряжение смещения U_см=U_1, амплитуду выходного колебания U_m = U_mkp1.

Перестраивая контур, добиться чтобы частота настройки контура совпала с частотой второй гармоники (или, устанавить частоту формирования выходного напряжения генератора равной f_Р/2). Подобрать смещение, соответствующее максимуму второй гармоники. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения. Определить коэффициент усилителя удвоителя.

Повторить п.2 для значения амплитуды напряжения на входе нелинейного усилителя U_m = 0.3U_mkp1.