II. Экспериментальные исследования основыных характеристик и количественных показателей усилителя

2.1. Амплитудная характеристика

Амплитудная характеристика усилителя (АХ) представляет собой зависимость установившего значения выходного напряжения сигнала от входного.

Используется АХ для определения динамического диапазона усилителя , характеризующего диапазон изменения напряжения сигнала, усиливаемого данным усилителем без помех и искажений.

Рис. 2.1. Амплитудная характеристика

Значение U_{вх min} определяется уровнем собственных помех усилителя, а U_{вх max} – напряжением насыщения активного элемента усилителя (рис. 2.1.).

Структурная схема установки для снятия АХ приведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Структурная схема установки

Снятие АХ производится для сигнала с f_c=I кГц. При этом сначала грубо определяется величина U_вх, при котором наступает искажение выходного сигнала.

Затем снимают зависимость , изменяя U_вх от 0 до U_{вх max} шагом .

Для определения U_{вх min} участок характеристики U_вх=0 до снимается с более мелким шагом (6-8 точек). Результаты измерений сводят в таблицу.

f_c=1 кГц

Таблица 1

Uвх
Uвых

Для предварительных каскадов усиления определяется также напряжение собственных помех U_п , для чего измеряют напряжение при замкнутом входе усилителя (генератор сигналов отключен).

2.2. Амплитудно-частотная характеристика

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) представляет собой зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала.

АЧХ строится в прямоугольной системе координат в полулографичесом масштабе (по вертикали – линейный, по горизонтали –логарифмический). Для УНЧ АЧХ имеет вид, представленный на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Амплитудно-частотная характеристика

По АЧХ оценивают коэффициент частотных искажений , диапазон рабочих частот (полоса пропускания) . Здесь – значения частот, при которых коэффициент усиления снижается до величины 0,707 К₀.

К₀ – значение коэффициента усиления в области средних частот.

.

Спад АЧХ в области низких частот определяется величиной переходной (разделительной) емкости, а на верхних частотах – величиной паразитной емкости, определяемой межэлектродными емкостями: С₀=С_вых+С_вх+С_м .

Структурная схема установки при снятии АЧХ не отличается от приведенной на рис. 2.2.

Снятие АЧХ производится в следующем порядке:

на вход усилителя подают сигнал с амплитудой (U_вх), соответствующей середине динамического диапазона усилителя, и в дальнейшем амплитуда U_вх поддерживается неизменной;

изменяя частоту входного сигнала, добиваются максимального значения U_вых , что соответствует средней частоте полосы пропускания;

уменьшают частоту генератора до тех пор, пока U_вых уменьшается до значения 0,707 U_{вх max} , что соответствует f_н ;

аналогично определяют f_в , увеличивая частоту генератора до тех пор, пока U_вых уменьшается до величины 0,707 U_{вх max} ;

найдя таким образом граничные частоты, производят по 5-6 замеров U_вых для частот в окрестностях f_н , f_в ;

производят 5-6 замеров U_вых в диапазоне средних частот.

По полученным данным рассчитывается коэффициент усиления в каждой точке замера и относительный коэффициент усиления .

Результаты измерения и расчетов сводят в таблицу.

пост Таблица 2

fc, Гц

20

50

100

200

500

1к

2к

5к

10к

20к

50к

100к

200к

lg fc

Uвых,

Ki

Yi

По полученным данным строят АЧХ.

При снятии АЧХ широкополосных усилителей обычно определяют лишь f_в , при этом значения U_вых и К определяются для заданных заранее значений f_c . В этом случае особенно следует уделять внимание поддержанию постоянной амплитуды входного сигнала - U_вх .