4. Рабочее задание

1.Установить параметры исследуемого усилителя в соответствии с вариантом задания.

2.Проверить работоспособность усилителя при подаче синусоидального сигнала с амплитудой 0,1 В и частотой 2,5 кГц. Определить коэффициент усиления усилителя.

3.Определить входное сопротивление усилителя.

4.Определить выходное сопротивление усилителя.

5.Снять и построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) в двойном логарифметическом масштабе LKu = F (f ) ;

− по амплитудно-частотной характеристике определить полосу

пропускали усилителя (fн … fв) и коэффициент усиления в полосе пропускания Ku0 ;

−по этим данным рассчитать время установления усилителя tу и относительный спад плоской вершины для импульсного сигнала с заданной длительностью (см. подготовку к работе, табл. 1).

6.Исследовать импульсные характеристики усилителя. Для этого подать на его вход импульсный сигнал с длительностью импульса, указанной в

таблице. По осциллограммам импульса генератора и выходного импульса усилителя определить:

−коэффициент усиления Ku,

−относительный спад плоской вершины δu,

−время установления усилителя tу.

7.Снять и построить амплитудную характеристику усилителя при частоте входного сигнала, лежащего в середине полосы пропускания.

Основные сведения

Линейным усилителем называется электронное устройство, предназначенное для передачи энергии источника питания в соответствии с формой входного сигнала в нагрузку. Если усиливаемый сигнал передается через разделительный конденсатор, то такой усилитель называется RC- усилителем. Обобщенная схема линейного RC-усилителя показана на рис. 2.

Рис. 2. Обобщенная схема линейного усилителя

Основными параметрами усилителя являются (см. рис. 2):

•входное сопротивление усилителя Rвх;

•входная емкость усилителя Cвх;

•коэффициент усиления напряжения в режиме холостого хода Ku хх;

•выходное сопротивление усилителя Rвых.

Косновным характеристикам линейного усилителя относятся амплитудная, амплитудно-частотная и переходная.

Амплитудная характеристика – зависимость амплитуды гармонического сигнала на выходе усилителя от амплитуды сигнала на его входе (рис. 3). Амплитудная характеристика определяет динамический диапазон входного сигнала Uвх_мах. В пределах динамического диапазона (Uвх<Uвх_мах) усилитель работает в линейном режиме, т.е. Uвых=KuUвх. При больших сигналах выходной сигнал ограничивается, что связано с нелинейностью вольтамперных характеристик биполярных или полевых транзисторов, являющихся основой всех усилителей.

Рис. 3. Амплитудная характеристика усилителя

Амплитудно-частотная (рис. 4) и переходная характеристики (рис. 5) усилителя экспериментально снимаются при его работе в линейном режиме. Математические выражения можно получить из рассмотрения обобщенной

Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика

Вобласти низких частот ( f << fн ), а для переходной характеристики

вобласти больших времен (t >> τв ) можно пренебречь влиянием входной

емкости Cвх и емкости нагрузки Cн, так как обычно эти емкости малы и их реактивные сопротивления велики. Тогда эквивалентная схема усилителя превращается в два последовательно включенных высокочастотных фильтра с постоянными времени и .

Усиленный прямоугольный импульс длительностью tи на выходе усилителя будет искажен. Из-за разделительных конденсаторов будет иметь место спад плоской вершины. С учетом того, что действуют две RC-цепи можно записать, что относительный спад плоской вершины равен

где τн – постоянная времени усилителя в области нижних частот. Откуда получаем

Для амплитудно-частотной характеристики постоянная τн определяет нижнюю граничную частоту усилителя:

Рис. 5. Переходная характеристика усилителя

Вобласти высоких частот ( f >> fв ), а для переходной

характеристики в области малых времен (t << τн ) можно пренебречь сопротивлением разделительных конденсаторов Cр1 и Cр2, так как их емкости велики и на высоких частотах их реактивные сопротивления малы. Тогда входная и выходная цепь превращаются в низкочастотные RC-фильтры с

Связь между импульсными параметрами усилителя и его частотными параметрами:

1.Время установления усилителя tу экспериментально определяется через длительность фронта выходного импульса tф, измеряемого по уровням 10%…90%. Вычисляется tу через верхнюю граничную частоту усилителя

длительностью входного сигнала tи и нижней граничной частотой fн соотношением δu =2πfнtи .