Используемые приборы и оборудование

1. Лабораторный стенд УФС01 «Генератор с внешним возбуждением».

2. Универсальный двухлучевой осциллограф или два однолучевых осциллографа.

3. Коаксиальные соединительные кабели (2 шт.).

Порядок подготовки к лабораторной работе

1. Повторить правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ (гл. 1).

2. Ознакомиться с назначением и расположением органов управления стендом (см. п. 2.1. Стенд «Генератор с внешним возбуждением»). Определить режимы измерений, обеспечиваемые встроенным мультиметром.

3. Начертить электрическую схему ГВВ (транзисторного УМ) с простой схемой выхода с цепями питания и смещения. На основе полной электрической схемы построить эквивалентные схемы по переменному и постоянному токам. Показать пути и контуры протекания переменных и постоянных составляющих токов транзистора.

4. Объяснить назначение блокировочных и разделительных элементов в схеме ГВВ и сформулировать рекомендации по их выбору.

5. Изучить порядок выполнения лабораторной работы.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Перед включением лабораторного стенда выставить потенциометры, регулирующие уровни напряжений смещения и возбуждения, в крайнее левое положение. При помощи соединительных кабелей подключить выходные каналы стенда к входным каналам осциллографа (осциллографов). Включить лабораторный стенд и осциллограф для прогрева. На экране ЖКИ мультиметра должна появиться надпись, указывающая на его общую работоспособность, а на светодиодном индикаторе установки частоты ВЧ генератора высветится текущее значение частоты. Перед началом работы, нажимая кнопки управления мультиметром, проверить его работоспособность во всех режимах. Построить усилитель мощности с простой схемой выхода, установив переключатель S2 в положение 1.

2. Исследовать влияние угла отсечки коллекторного тока транзистора на основные энергетические характеристики УМ.

2.1. Переключатель S1 установить в положение 1. Установить напряжение смещения E_Б=0,65 В, напряжение возбуждения U_ВХ=0,1...0,15 В, а частоту сигнала возбуждения f равной резонансной частоте выходного контура. При этом ток в контуре должен достичь своего максимального значения, а импульсы коллекторного и эмиттерного токов должны по форме представлять собой косинусоидальные импульсы с углом отсечки, близким к 90°. Увеличивая напряжение возбуждения, установить постоянную составляющую коллекторного тока I_К0=20 мА и зафиксировать с помощью осциллографа полученную высоту импульсов коллекторного тока.

2.2. Изменяя напряжение смещения E_Б от 0,35 до 0,85 В с шагом не более 0,1 В и поддерживая постоянной полученную ранее высоту импульсов коллекторного тока за счет соответствующего изменения напряжения возбуждения U_ВХ, снять зависимости U_ВХ, I_К0 и тока контура I_КОНТ от напряжения смещения. Полученные результаты свести в таблицу и построить графики зависимостей.

2.3. С помощью соотношения

cosθ=(E_ОТС-E_Б)/(1,414U_ВХ), (6)

где E_ОТС=0,65 В – напряжение отсечки кремниевого транзистора, полученные зависимости от Е_Б преобразовать в зависимости от угла отсечки θ. Полученные данные свести в таблицу и построить графики зависимостей.

2.4. Рассчитать потребляемую P₀, отдаваемую в нагрузку Р₁, рассеиваемую на коллекторе транзистора Р_К мощности и КПД усилителя η_Э, используя выражения:

P₀=I_K0Е_К, (7)

где Е_К=11 В – напряжение источника коллекторного питания;

Р₁=I_КОНТ²R_K1, (8)

где R_K1=30 Ом – сопротивление нагрузки контура;

Р_К=P₀–P₁; (9)

η_Э=P_l/P₀. (10)

Результаты расчетов свести в таблицу и по полученным данным построить графики зависимостей P₀, P₁, Р_К и η_Э от угла отсечки θ.

3. Исследовать нагрузочные характеристики усилителя мощности с простой схемой выходной цепи.

3.1. Установить напряжение смещения E_Б=E_ОТС, переключатель S1 установить в положение 3 и, изменяя напряжение возбуждения U_ВХ, добиться граничного режима работы, контролируя форму импульса коллекторного тока с помощью осциллографа.

3.2. Изменяя с помощью переключателя S1 коэффициент связи с контуром в возможных пределах и поддерживая постоянными напряжения смещения и возбуждения, снять зависимости U_K, I_К0, I_б0, I_КОНТ от величины емкости связи. В недонапряженном режиме настройку контура регистрировать по максимуму контурного тока, а в перенапряженном – по форме импульса коллекторного тока. Полученные данные свести в таблицу, определить для каждого положения переключателя значение R_ЭK по формуле

R_ЭK=l/[(ωC_CB1)²R_K1], (11)

где ω=2πf – частота входного сигнала, равная резонансной частоте контура; С_СВ1 – емкость связи, определяемая в соответствии с табл. 1.

Таблица 1