Домашнее задание

Изучите вышеперечисленные основные вопросы. Рекомендуются учебник [1] (§§ 11.1÷11.3), учебные пособия [2÷4] и конспект лекций.

1. Изобразите схему одноконтурного транзисторного резонансного усилителя. На схеме укажите стрелками входное и выходное напряжения.

2. Выпишите теоретические формулы, описывающие колебательную характеристику резонансного усилителя (зависимость амплитуды выходного напряжения V_m от амплитуды входного напряжения U_m) при аппроксимации характеристики транзистора кусочно-линейной функцией

i = f (u)  (u–u_н) S (u–u_н).

3. Выпишите теоретические формулы, описывающие колебательные характеристики резонансного усилителя и резонансного удвоителя частоты для частного случая, когда u₀=u_н.

4. Изобразите характер семейства колебательных характеристик усилителя при различных значениях напряжения смещения u₀. На рисунке укажите характерные значения V_m и U_m.

5. Изобразите характер осциллограмм напряжения на выходе резонанс­ного усилителя v(t) при подаче на его вход амплитудно-модулированного напряжения u(t) (с коэффициентом модуляции около 0,8) для четырех слу­чаев:

• режим работы выбран правильно;

• смещение выбрано неправильно (u₀<u_н, u₀>u_н);

• смещение выбрано правильно, но амплитуда несущей входного напряжения чрезмерно велика.

Лабораторное задание

В лабораторном исследовании используется транзисторный резонансный усилитель, имеющийся в лабораторном стенде (крутизна транзистора S=1,5 мА/В).

Подготовка установки к работе

Подключите к усилителю генераторно-измерительную систему: генера­торный выход системы — к входу усилителя (гнездо «U₁»), измерительный вход системы — к выходу усилителя (гнездо «U₂»). Включите лабораторный стенд и питание транзисторного усилителя (кнопка «Вкл» на стенде).

Включите генераторно-измеритель­ную систему (ее ярлык — на рабочем столе).

1. Измерение амплитудно-частотной характеристики

резонансного усилителя в линейном режиме

Установите режим измерения амплитудно-частотных характеристик цепей. Задайте параметры входного сигнала, соответствующие линейному режиму работы усилителя (u₀=700 мВ, U_m=50 мВ). Включите отобра­жение измеряемой АЧХ и запустите автоматическое измерение АЧХ. Подберите удобные пределы измерений (выделите область резонанса) и удобный шаг измерений. Зарисуйте измеренную АЧХ.

Здесь и далее на зарисованных графиках должны быть приведены шкалы значений измеряемых величин и указаны условия эксперимента.

Включите отобра­жение расчетной АЧХ. Из набора математических моделей цепи выберите одноконтурную резонансную цепь (пункт «Контур парал»). Методом подбора параметров модели, дающих хорошую аппроксимацию измеренной АЧХ, измерьте параметры резонансного усилителя (k_р, f_р, Q, П_f =f_р/Q).

2. Изучение нелинейного резонансного усиления

гармонического сигнала

Переключите генераторно-измерительную систему в режим измерения характеристик сигналов (осциллограмм и спектров). Включите отобра­жение генерируемого и измеряемого сигналов.

Сформируйте гармонический сигнал:

u(t) = u₀ + U_m cos (ω₀t),

где u₀=500 мВ, U_m=400 мВ, f₀=f_р (c точностью 0,25 кГц). Подберите удобные пределы отображения по времени (2÷3 периода) и по частоте (от 0 до 4f₀).

Для наблюдения осциллограмм коллекторного тока переключите измеритель с выхода усилителя на специальный «токовый» выход (гнездо «I_э»). Изменяя напряжение смещения u₀, наблюдайте изменение импульсов коллекторного тока. Подберите смещение так, чтобы угол отсечки был примерно равен 90^о. Запишите значение u₀.

Снова подключите измеритель к выходу усилителя (гнездо «U₂»). Изменяя амплитуду входного напряжения U_m, наблюдайте изменение амплитуды выходного напряжения V_m. Подберите амплитуду U_m=0,8U_m.кр (при U_m>U_m.кр она практически перестает влиять на V_m).

Для установленного режима зарисуйте осциллограммы и спектрограммы входного напряжения, а под ними — осциллограммы и спектрограммы коллекторного тока и выходного напряжения. Определите и запишите коэффициент передачи резонансного усилителя в «недонапряженном» режиме k_р1=V_m/U_m.