Порядок выполнения лабораторной работы

1) Собрать схему управляемого тиристорного выпрямителя, изображенного на рисунке 3.2:

2. Настроить осциллограф в соответствии с описанием на стр.9. Подключить осциллограф к точкам 1, 2, как показано на рисунке для снятия выходного сигнала тиристорного выпрямителя.

3. Изменяя сопротивление резистора R3 пронаблюдать за изменением выходного сигнала схемы на осциллографе. Сделать вывод о влиянии сопротивления R3 на форму сигнала в нагрузке.

4. Зарисовать две осциллограммы при крайнем левом и крайнем правом положениях ручки R3, т.е. при минимальном и максимальном углах управления тиристорного выпрямителя. Определить в градусах минимальный и максимальный углы управления.

5. Найти ручку сопротивления нагрузки (на рисунке резистор R_н). Изменяя сопротивление на нагрузке, пронаблюдать за изменением выходного сигнала на осциллографе. Зарисовать две осциллограммы при крайнем левом и крайнем правом положениях ручки R_н, (R3 при этом в среднем положении), т.е. при различном сопротивлении нагрузки.

Рис. 3.2

2. Собрать схему управляемого тиристорного выпрямителя с активным фильтром, изображенного на рисунке 3.3:

Рис. 3.3

7) Подключить осциллограф к точкам 1 и 2 для снятия сигнала с выхода. Повторить действия, изложенные в пунктах 3 – 5.

Контрольные вопросы

1. Объясните назначение и принцип работы управляемого выпрямителя.

2. Объясните принцип построения и работу системы управления по принципиальной схеме.

3. Нарисуйте форму напряжений и токов в элементах схемы управления и силовой части при углах управления .

4. Объясните внешнюю и регулировочную характеристики управляемого выпрямителя.

5. В чём преимущества и недостатки управляемого выпрямителя?

ТЕМА 2: «Электронные усилители»

Лабораторная работа №1

«Работа транзисторного каскада в режиме малого сигнала с использованием пакета Electronics Workbench EWB»

Цель работы

1. Исследование коэффициента усиления по напряжению в усилителях с общим эмиттером и общим коллектором.

2. Определение фазового сдвига сигналов в усилителях.

3. Измерение входного сопротивления усилителей.

4. Исследование влияния входного сопротивления усилителя на коэффициент усиления по напряжению.

5. Измерение выходного сопротивления усилителей.

6. Анализ влияния нагрузки усилителя на коэффициент усиления по напряжению.

7. Исследование влияния разделительного конденсатора на усиление переменного сигнала.

8. Анализ влияния сопротивления R_Э в цепи эмиттера на коэффициент усиления по напряжению.

Теоретическое введение

Коэффициент усиления по напряжению определяется отношением амплитуд выходного синусоидального напряжения к входному:

Усилитель с общим эмиттером

Схема усилителя с общим эмиттером представлена на рис. 1.1

Рис. 1.1

Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОЭ приближенно равен отношению сопротивления в цепи коллектора r_k к сопротивлению в цепи эмиттера r_э:

K _у = r_k / r_{э ,}

где r_k-сопротивление в цепи коллектора, которое определяется параллельным соединением сопротивления коллектора R_К и сопротивление нагрузки R_Н, (не показанном на рис. 1.1), чью роль может играть, например следующий усилительный каскад:

r_э – дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, равное r_э=25мВ/I_э.

Для усилителя с сопротивлением R_э в цепи эмиттера коэффициент усиления равен:

Входное сопротивление усилителя по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения u_ВХ и входного тока i_ВХ:

Входное сопротивление транзистора r_i определяется по формуле:

r_i =   r_Э .

Входное сопротивление усилителя по переменному току r_ВХ вычисляется как параллельное соединение сопротивлений r_i, R₁, R₂:

.

Значение дифференциального выходного сопротивления схемы находится по напряжению u_XX холостого хода на выходе усилителя, которое может быть измерено как падение напряжения на сопротивлении нагрузки, превышающем 200 кОм, и по напряжению u_вых, измеренному для данного сопротивления нагрузки R_Н, из следующего уравнения, решаемого относительно r_вых:

Сопротивление R_Н200кОм можно считать разрывом в цепи нагрузки.

Усилитель с общим коллектором

Схема усилителя с общим коллектором или эмиттерного повторителя представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2

Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОК определяется из следующего выражения:

Как видно из выражения, коэффициент усиления каскада с общим коллектором приближенно равен 1, поскольку r_Э обычно мало по сравнению с сопротивлением R_Э. Из-за этого свойства каскад называют эмиттерным повторителем. Входное сопротивление усилителя r_вх по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения u_вх и входного тока i_вх:

Входное сопротивление эмиттерного повторителя по переменному току определяется следующим выражением:

r_iэ=(r_э+R_э).

В данном случае для определения входного сопротивления каскада нужно принять во внимание сопротивление резисторов R₁ и R₂. С учетом сказанного получим:

Также при расчёте схем необходимо учитывать сопротивление нагрузки, которая включается параллельно сопротивлению эмиттера R_Э.

Из выражений для входного сопротивления видно, что эмиттерный повторитель обладает высоким входным сопротивлением по сравнению с каскадом с ОЭ.

В общем случае выходное сопротивление эмиттерного повторителя в _АС+1 раз меньше сопротивления R_ист источника сигнала на входе эмиттерного повторителя:

.

(для схемы с общим эмиттером)

Если сопротивление R_ИСТ источника сигнала на входе эмиттерного повторителя пренебрежимо мало, то выходное сопротивление эмиттерного повторителя будет равно дифференциальному сопротивлению перехода база-эмиттер:

r_ВЫХ = r_Э

В случае, когда сопротивление R_ИСТ источника сигнала на входе очень велико (сравнимо с ), сопротивление R_Э должно быть учтено как включенное параллельно найденному выходному сопротивлению эмиттерного повторителя.

Экспериментально выходное сопротивление каскада можно определить по результатам двух измерений: измерения напряжения холостого хода U_ХХ (на выход каскада подключается сопротивление порядка 200 кОм и измеряется падение напряжения на нём) и измерения выходного напряжения U_вых при наличии нагрузки сопротивлением R_H. После измерений выходное сопротивление можно подсчитать по формуле:

.

Благодаря высокому входному и низкому выходному сопротивлениям каскад с общим коллектором очень часто используют в качестве согласующего между источником и нагрузкой.