УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

Ташкентский Университет Информационных Технологий

Жильцова О. А., Султанова М. О.

Кафедра

Устройства и системы Радиосвязи

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД УСИЛЕНИЯ НА ОПЕРЦИОННОМ

УСИЛИТЕЛЕ (ОУ).

( Методические указания по лабораторной работе)

ТАШКЕНТ 2008

Лабораторной работа

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД УСИЛЕНИЯ НА ОПЕРЦИОННОМ

УСИЛИТЕЛЕ (ОУ).

1.1. Использование ОУ в усилительной аппаратуре.

Операционные усилители относятся к категории универсальных аналоговых интегральных схем (АИС) и являются базовыми элементами для построения многих аналоговых узлов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). На ОУ можно реализовать более 200 функциональных узлов РЭА. В усилительной аппаратуре на базе ОУ могут быть реализованны усилители постоянного и переменного токов, корректоры амплитудно-частотной характеристики, сумматоры, микшеры, логарифматоры, фильтры и т.д.

Использование ОУ в усилительных устройствах существенно упрощает процесс проектирования и позволяет увеличить плотность монтажа, вследствии чего уменьшаются масса и габариты аппаратуры. Каскады усилительного устройства, построенные на базе ОУ, отличаются также высокими эксплуатационными показателями, высокой стабильностью коэффициента усиления, малыми нелинейными искажениями, равномерной частотной характеристикой, малой температурной зависимостью параметров и т.д.

1.2. Основные схемы включения ОУ и их основные элементы.

ОУ – это аналогавая интегральная схема, представляющая собой усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, с большим коэффициентом усиления (до 120 дБ), с частотой единичного усиления до сотен МГц (частота единичного усиления f_I – частота усиливаемого сигнала, на которой коэффициент усиления ОУ К_А = I), высоким входным сопротивлением (до 1000 кОм) и низким выходным сопративлением (до десятка Ом).

Для полного описания ОУ необходимо знать более 30 электрических параметров, однако в инженерных расчетах с целью упрощения процесса расчета и анализа схем можно использовать понятие «идеальный ОУ», описываемый меньшим числом параметров «Идеальный ОУ» должен иметь следующие свойства: значение собственного коэффициента усиления ОУ К_А и его входное сопративление R_{вх ,} определяемое между двумя входными электродами, должны стремиться к бесконечности, т.е. должны быть в сотни и тысячи раз больше, чем требуемые (расчетные) значения, а выходное сопративление R_вых должно приближаться к нулю. Спад частотной характеристики в области верхних частот должен иметь скорость не более 20 дБ (декаду), т.е. при увеличении частоты в десять раз коэффициент усиления К_А должен уменьшится в десять раз.

Минимальное количество выводов ОУ – пять: два входных вывода, один – выходной и два – для подключения источников питания. ОУ могут иметь также дополнительные выводы для подключения корректирующих элементов и установки «нуля» на выходе схемы. Схемное изображение ОУ с минимальным количеством выводов представлено на рис. 1.4а, а с выводами для коррекции и установки «0» на выходе – на рис. 4.1б. Значок «Д» на схемном изображении ОУ показывает, что данная АИС – операционный усилитель с большим коэффициентом усиления. Инвертирующий вход ОУ обозначен кружочком, измененине выходного сигнала противоположно по фазе изменению сигнала на этом выходе. При подаче сигнала на неинвертирующий вход сигналы на выходе и на этом входе имеют одинаковую фазу.

Рис. 1.1. Схемное изображение ОУ

ОУ в усилительных схемах применяется только с внешними цепями отрицательной обратной связи (ООС), т.к. в ОУ без ООС получаются очень небольшой и нестабильный коэффициент усиления К_А и большие нелинейные искажения сигнала (вплоть до потери информации).

Различают две основные схемы включения ОУ, охваченного ООС: инвертирующую и неинвертирующую (рис. 1.2.).

Инвертирующее включение ОУ используется в большинстве схем обработки сигналов. На базе этого включения строятся дифференциальные усилители постоянного тока, сумматоры, мостовые усилители, аналоговые интеграторы, каскады предварительного усиления, логарифмирующие усилители и т.д. В инвертирующем включении ОУ имеет место параллельная отрицательная обратная связь по напряжению.

Рис. 1.2. Инвертирующий (а) и неинвертирующий (б) усилители на ОУ.

Глубина ООС определяется выражением

F = I+¼К_А (1.1.)

где ¼ - коэффициент передачи цепи ООС,

К_А – коэффициент усиления ОУ.

Учитывая то, что выходное сопротивление ОУ R_вых << R2, а выходное сопротивление R_вх >> R1 (для идеального ОУ R_вых ®0, R_вх ® ¥ ), коэффициент передачи цепи ООС можно определить так:

¼ = R1/(R1+R2); (1.2.)

Коэффициент усиления усилителя, построенного на базе ОУ в инвертирующем включении, определятеся выражением

К_F = (К_I * К_А)/(I+¼К_А), (1.3.)

где К_I - коэффициент передачи входной цепи усилителя,

К_I = R2/(R1+R2).

В усилителе с применением ОУ глубина ООС выбирается всегда существенно больше, чем единица, т.е. F>>1. Поэтому выражение (1.3.) принимает вид:

К_F = (K_I*К_А)/(¼*К_А). (1.4)

Подставляя (4.2.) и выражение К_I в (1.4), получим

К_F = R2/R1. (1.5)

Входное сопративление усилителя, охваченного параллельной ООС,

R_вх.F = R1 + (R2 / F_xx) = R1 + (R2/К_А) » R1, (1.6)

т.к. глубина ООС при холостом ходе навыходе F_xx = I + K_А »К_А

Выходное сопротивление инвертирующего усилителя определяется как:

R_вых.F = (R_вых (I+R2/R1))/К_А » R_вых/F (1.7)

Неинвертирующее включение ОУ (рис. 1.2б) применяется в тех случаях, если требуется большое входное сопротивление усилителя. В неинвертирующем включении ОУ имеет место последовательная ООС по напряжению.

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя

К_F = I + (R2/R1), (1.8)

т.к. при неинвертирующем включении ОУ, в силу очень большого его входного сопротивления, коэффициент передачи входной цепи К_I = I.

Входное сопротивление усилителя с ООС равно

R_вх.F = (К_А*R_вх)/(I+R2/R1) » R_вх * F (1.9)

Выходное сопротивление неинвертирующего усилителя определяется выражением (1.7).

Представленные на рис. 1.2. усилители способны усиливать как сигналы постоянного, так и переменного токов, вплоть до радиочастот. В усилителях переменного тока при необходимости могут быть использованы разделительные конденсаторы, устраняющие прохождение постоянной составляющей токов источника сигнала и нагрузки на вход и выход ОУ соответсвенно (рис.1.3.). В схемах рис. 1.3. имеется балансное сопротивление R_б, которое служит для уменьшения влияния входных токов на напряжение сдвига на выходе ОУ.

Рис. 1.3. неинвертирующий (а) и инвертирующий (б) усилители переменного тока.

1.3. Расчет каскада усиления на ОУ.

1.3.1. Исходные данные к расчету. Обычно нагрузкой каскада, выполненного на базе ОУ, является входная цепь следующего каскада усилителя или же входные согласующие элементы измерительных преобразователей, когда каскад на ОУ служит в качестве масштабного усилителя. В качестве исходных данных для проведения расчета необходимо знать следующее:

R_{вх. сл.} – входное сопротивление каскада, нагружающего ОУ;

J_{вх. т.сл.} – амплитуда входного тока следующего каскада;

U_{вх.т.сл.} – амплитуда входного напряжения следующего каскада;

f_Н…f_B – нижняя и верхняя частоты усиливаемого сигнала;

К_р - требуемый коэффициент усиления напряжения каскада на ОУ;

Мн, Мв – допустимые значения коэффициентов частотных искажений на частотах f_Н и f_В, определяются при расчете структурной схемы усилителя.

1.3.2. Выбор ОУ. При выборе типа ОУ следует помнить, что наша промышленность выпускает несколько групп ОУ. Основная масса продукции – это Оу общего применения. Они позволяют строить узлы аппаратуры с погрешностью установки параметров 1% и при годны для применения в каскадах предварительного усиления усилителей звуковых частот. Вторая группа – прецизионные ОУ (инструментальные, приборные) имеют очень большой коэффициент усиления, малые уровни дрейфов и шумов. Погрешность реализуемых характеристик и параметров у них не более десятых долей процента. Третья группа – быстродействующие ОУ, предназначены для построения импульсных и широкополосных усилителей. Четвертая группа – микромощные ОУ, предназначены для применения в экономичной аппаратуре (с батарейным питанием). Микромощные ОУ обладают наименьшим значением частоты верхнего среза (частотой единичного усиления). Более подробные сведения о работе и свойствах ОУ приводятся в [10].

При выборе ОУ должны выполняться следующие условия.

1.Частота единичного усиления f_I ³ f_В * К_F.

Это условие связано с тем, что в ОУ вводятся внутренние или внешние корректирующие емкости малого номинала, благодаря которым скорость спада амплитудно – частотной характеристики становится равной 20 дБ/дек.

2. Максимальный выходной ток J_{вых.макс.} ОУ, приводимый в справочнике, должен быть на 10…20% больше, чем J_{вх. т.сл.}, т.е.

J_{вых.макс .}³ (1,1….1,2) J_{вх.т.сл.}

Если в справочнике указано минимально допустимое значение сопротивления нагрузки R_н.мин., то следует соблюдать условие:

R_н.мин. £ R_вх.сл.

3. Максимальное выходное напряжение U_{вых. макс.} ОУ должно быть больше U_{вх. т. сл. ,} т.е.

U_{вых. макс.} ³ 1,2 U_{вх. т. сл.}

Для выбранного ОУ необходимо выписать из справочника следующие параметры:

- коэффициент усиления напряжения без ООС – К_А;

- входное сопротивление без ОС - R_вх.;

- частоту единичного усиления - f_I;

- максимальное выходное напряжение - U_{вых. макс.};

- максимальный выходной ток - J_{вых. макс.};

- минимальное сопротивление нагрузки - R_{н. мин.};

- напряжение смещение нуля - U_см;

- разность входных токов - ª J_вх.

Выходное сопротивление ОУ при расчете каскадов усиления звуковых частот принимается равным нулю, т.к. реальное значение выходного сопротивления ОУ ООС не превышает единиц Ом.

1.3.3. Расчет навесных элементов и параметров каскада усиления на ОУ. Схема усилителя (рис. 1.2, 1.3) выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к каскаду, с учетом особенностей каждой из схем, описанных в разделе 1.2. Навесные элементы коррекции частотной характеристики, не показанные на рис. 1.2, 1.3, не рассчитываются, а определяются из справочника.

Значение сопротивления R2 выбирается из следующих соображений. Во-первых, это сопротивление должно быть гораздо меньше, чем включенное параллельно ему сопротивление паразитной емкости С_пар на верхней частоте усиливаемого сигнала, т.е. соблюдаться условие

R2 £ (0,01…0,1)/2 f_в С_пар, (4.10)

где С_пар = 0,1…1 пФ

Во-вторых, для уменьшения влияния дрейфа входных токов должно выполняться условие

R2 = R_ос £ (0,1…1,0)U_см * (1+К_р)/ª J_вх (1.11)

В качестве номинала R2 выбирается наименьшее из двух значений, найденных по (1.10) и (1.11). Если же выбранное значение R2 окажется очень большим (несколько МОм), его ограничивают в пределах R2 = 20…40R_н , где R_н = R_{вх. сл}

В случаях, если известны значения резистора R1 и коэффициент усиления касакда К_г, то значение R2 можно определить в зависимости от схемы включения по соотношению (1.5.) или (1.8.). После расчета номинала R2 проверяют выполнение условий (1.10) и (1.11). Если эти условия не выполняются, выбирают другой ОУ.

Сопротивление R1 находится в зависимости от схемы включения ОУ из формулы (.5) или (18).

Сопротивление балансного резистора выбирают равным

R_б = R2 (схема рис. 1.3 б)

R_б = R1R2/(схема рис. 1.3.а)

Входное сопротивление каскада усиление на ОУ R_{вх. кас.} определяется схемой включения ОУ в сочетании с внешними цепями. В схемах 1.2.а и 1.3.б определяется по формуле (1.2.ба , а схеме

1.2.б-по формуле 1.9. Причем входное сопротивление усилителя в схеме 1.2.б имеет настолько

большое значение (десятки, сотни ГОм), что истинное значение R_{вх. кас .}определяется при этом состоянием окружающей среды, т.е. давлением, влажностью и запыленностью воздуха, чистотой поверхности подложки между выводами микросхем и т.д.

В схеме, приведенной на рис. 1.3а, входное сопротивление каскада полностью определяется номиналом резистора R_б, т.е. R_вх.кас. = R_б.

Емкости разделительных конденсаторов Ср₁ и Ср₂ (в схеме рис. 1.3.)

где R_ист – внутреннее сопротивление источника сигнала.

Номинала Ср₁ и Ср₂ выбираются по ГОСТу.

Частотные искажения, при выбранных значениях Ср₁, Ср₂ рассчитывают по формулам

Коэффициент частотных искажений на частоте f_в зависит исключительно от схемы частотной коррекции ОУ и (при малом значении выходного сопротивления R_вых каскада на ОУ с ООС) имеет значение менее, чем 1,005 раз.

При необходимости рассчитывают мощность, потребляемую каскадом усиления от источника питания

Р_о = 2Е_п J_потр,

где Е_п – напряжение источника (одного) питания;

J_потр – ток, потребляемый ОУ.

Напряжение сигнала на входе каскада

U_вх.т = U_{вх.т.сл.}/ К_р

Л И Т Е Р А Т У Р А :

1. Войшвилло Г. В. Усилительные устройства – М.: Радио и связь, 1983, с. 264

2. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. – М.: Связь, 1975, с. 384

3. Цыкин Г.К. Усилительные устройства. – М. : Связь, 1971, с. 368

4. Муродян А.Г., Разумихин В.М., Тверецкий М.С. Усилительные устройства. – М.: Связь, 1976, с. 280.

5. Банк У. Аналоговые интегральные схемы в радиоаппаратуре. – М. : Радио и связь, 1981, с. 245

6. Алексеенко А.Г., Шагурин И. И. Микросхемотехника. – М.: Радио и связь, 1992, с. 446

7. Головин О.В., Кубицкий А.А. Электронные усилители. – М.: Радио и связь, 1983, с. 320

8. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник./ Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 904.

9. Интегральные микросхемы. Справочник./ Под ред.Б.В. Тарабрина. – М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 528.

10. Алексеенко А.Г., Коломбет Е. А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. – М. : Советское радио, 1980, с. 224

11. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник . / Под ред. Н.Н. Горюнова.- М.:

Энергоатомиздат, 1982, с. 744.

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭМИТТЕРНЫХ ПОВТОРИТЕЛЕЙ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение различных схем эмиттерных повторителей и исследование их свойств.

2. ЗАДАНИЕ

2.1. Подготовиться к работе.

2.1.1. Изучить [I], c. 76-77, c. 82-86, c. 189 – 191; [2] c. 110 – 116, c. 248 – 249; [3], c.76 – 78, c. 248 – 249, c. 258; [4], c. 76, c. 226 – 229; обращая внимание на:

- свойства схемы с общим коллектором;

- свойства схемы эмиттерного повторителя о повышенным входным сопротивлением;

- схему составного эмиттерного повторителя (схему Дарлингтона), ее входное и выходное сопротивления.

2.1.2. Ознокомиться c описанием схемы исследуемого усилителя.

2.2. Провести эксперимент.

2.2.1. Исследовать схему обычного эмиттерного повторителя:

- измерить сквозной коэффициент усиления;

- измерить входное и выходное сопротивление.

2.2.2. Исследовать схему эмиттерного повторителя со сложным делителем:

- измерить входное сопротивление.

2.2.3. Исследовать схему составного эмиттерного повторителя со сложным делителем:

- измерить входное и выходное сопротивления.

3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Усилительный каскад на транзисторе, включенный по схеме с ОК, носит название эмиттерный повторитель, поскольку напряжение на выходе усилителя по величине и фазе близко к действующему на входе и как бы повторяет его (рис.1.).

Рис. 1. Принципиальная схема эмиттерного повторителя.

Имеющаяся в эмиттерном повторителе последовательная отрицательная обратная связь по напряжению улучшает его качественные показатели (уменьшает нелинейность в каскаде, частотные, фазовые и переходные искажения и т.п.), но и снижает коэффициент усиления каскада по напряжению до величины меньше единицы. Эта ООС также повышает входное сопротивление повторителя, уменьшает его динамическую входную емкость и выходное сопротивление.

Благодаря этим свойствам, эмиттерный повторитель нашел широкое применение в качестве импульсных и широкополосных усилителей, работающих на нагрузку с малым сопротивлением (например, на - кабель). Включение на входе каскада с общим коллектором (ОК) делителя подачи смещения эммитерной стабилизации снижает большое входное сопротивление касакда с ОК, т.к. теперь оно будет равно параллельному соединению входного сопротивления R_вх каскада с ОК и сопротивлению делителя

R_б = R_б1* R_б2/ (R_б1 + R_б2).

Для повышения входного сопротивления используют специальные схемы, изображенные на рис. 2,3,4.

Рассмотрим схему простого эмиттерного повторителя и его основные расчетные формулы.

На рис. 1а изображен каскад, в котором транзистор включен по схеме с ОК, для него коэффициент усиления соответственно равен:

Анализ формул показывает, что входное сопротивление повторителя велико, а выходное мало.

Для получения большого входного сопротивления у повторителя часто применяют сложный делитель на входе (на рис.2.)

В этом случае, с помощью резистора R_пр, резистор R_к оказывается присоединенным по переменному току к переходу б-э и потребляет меньший ток, что эквивалентно увеличению сопротивления в R_к = U_кбт / U_бэт раз,

Достаточно высокое входное сопротивление дает схема, где в цепь базы транзистора последовательно с делителем смещения введен резистор R_б3 (рис.3), нижний конец которого соединен с цепью эмиттера через конденсатор большой емкости С_пр. величина емкости С_пр берется не ниже.

(1…2) R_б1+R_б2 / f_н* R_б1*R_б2,

где f_н – нижняя частота усиливаемого диапазона частот.

Рис. 3. Эмиттерный повторитель с повышенным входным сопротивлением.

При выборе меньшей емкости входное сопротивление повторителя на нижней рабочей частоте f_н будет сильно снижаться. На сопротивлении R_б2 возникает отрицательная обратная связь, что способствует увеличению входного сопротивления повторителя. Так как к R_б3 приложена сумма напряжений U_бэт и U_кбт, то это эквивалентно увеличению этого сопротивления в U_кбт / U_эбт раз, т.е. в () раз,

где Кср = Uкэт / Uкбт

Входное сопротивление этого повторителя будет равно сопротивлению параллельного соединения R_вх и (R_бз / (1-Кср)) + (R_б1R_б2) / (R_б1 + R_б2):

Выходное сопротивление тоже несколько изменится и будет равно

Для увеличения входного сопротивления и уменьшения входной емкости используется составной эмиттерный повторитель со сложным делителем на входе (рис. 4).

Рис. 4.

В этом случае составные транзисторы VT1 и VT2 включены по схеме с ОК и образуют «пару Дарлингтона». Коэффициент усиления этой «пары» равен

h_21окд = h_21,1э + h_21,2э + h_{21, 1э} * h_{21, 2э}

В этом случае входное сопротивление «пары Дарлингтона» равно

h_11д = h_11,1э + (1+h_21,1э) * h_{11, 2э} ,

а коэффициент передачи по току равен

h_21д = h_21,1э + (1+h_21,1э)* h_21,2э

В этой схеме транзистор VT2 включен в нагрузку транзистора и совместно с R_{н ~} = R_э || R_н =

образует цепь обратной связи для повторителя на транзистореVT1. Поэтому сопротивлением нагрузки для всего усилителя будет VT1.

R_вх2 = R_н~1 = R_{вх оэ2} + R_э~ (1+h_{21, 2 э}),

где

R_{вх оэ2} = h_{11, 2 э} + (1+h_{21, 2 э}) * R_{э ~} ;

R _{э ~} = R_э* R_{н ~} / (R_э + R_{н ~}) ;

R_{н ~} = R_н * R_б / (R_н + R_б) ; R_б = (R_б1R_б2) / (R_б1 + R_б2 )

Входное сопротивление каскада по аналогии с предыдущими случаями будет равно:

R_{вх д} = h_{11 д} + (1+h_21д)R_{н ~} ;

R_{вх окд} = R_вхд R_{вх общ} / (R_вхд + R_{вх общ}).

Входное сопротивление

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.

Лабораторный макет собран в виде печатной платы на объемной панели общей лабораторной стойки. Макет позволяет исследовать три, наиболее распространенные схемы эмиттерных повторителей, функциональная схема макета изображена на рис. 5.

На функциональной схеме в упрощенном виде представлены основные элементы принципиальной схемы, т.е. без деталей цепей питания транзисторов, все транзисторы входят в состав блока А1, а элементы и цепи коммутации различных схем эмиттерных повторителей входят в состав блока «Перекл. Схем S 3».

Назначение переключателей.

переключатель S3 («Перекл. схем») позволяет образовать три схемы эмиттерных повторителей:

- положение 1 – схема обычного повторителя (рис.1),

- положение 2 – схема эмиттерного повторителя со сложным делителем на входе (рис.2.)

- положение 3 – схема составного эмиттерного повторителя, т.е. схема Дарлингтона (рис. 4.);

переключатель S1 имитирует внутреннее сопротивление источника сигнала:

- положение «75 Ом» - R_ист. = 60 Ом,

- положение «выкл.» - отключается R3 = 300 Ом, R_ист = 75 Ом;

переключатель S2 (R_г) создает определенную величину сопротивления источника сигнала R_г в зависимости от вида исследуемого эмиттерного повторителя:

- положение I – R_г = 0 для всех трех схем эмиттерных повторителей (положение S 3-1, 2, 3),

- положение 2:

- R_г = 5,1 кОм для первой схемы (рис. 1.) (положение S 3-1);

- R_г = 5,1 кОм для второй схемы (рис. 2.) (положение S 3-2);

- R_г = 100 кОм для третьей схемы (рис. 4) (положение S 3-3).

Ручка «Рег. J₀» позволяет установить ток коллектора J_ко, равным 20 мА в любой исследуемой схеме.

Переключатель S 4 создает различные сопротивления нагрузки:

- положение I - R_н = 300 Ом;

- положение 2 - R_н = 150 Ом;

- положение 3 - R_н = 75 Ом.

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ.

5.1. Для всех схем (положение S 3 – 1,2,3) необходимо ручкой переменного сопротивления «Рег. J₀», выведенного на переднюю панель, установить на приборе «Потребляемый ток» ток равный 20 мА.

5.2. Измерить сквозной коэффициент усиления на частоте равной 1кГц, с напряжением источника сигнала на входе Е₁ = 1В. Измерения проводятся при R_г = 0 (положение S 2-1) для значений R_н, равных 150 Ом и 75 Ом (положение S 4-2 и 3 соответственно). Сквозной коэффициент усиления вычислить по формуле:

K = U₂ / E₁

5.3. Измерений входных сопротивлений для всех трех схем включения ЭП (положение S 3-1,2,3) проводить при E₁ = 1В и f₀ = 1кГц по структурной схеме, изображенной на рис. 6. для двух случаев:

1) R_н = 75 Ом, R_г = 0 и 5,1 кОм (положение S 4-3, положение S 2-1,2 соответственно ):

2) R_н = 150 Ом, R_г = 0 и 5,1 кОм (положение S 4-2, положение S 2-1,2).

Рис. 6. Структурная схема измерения входного сопротивления.

Здесь: Р1 – генератор на входе; А – исследуемый усилитель; Р2 – осциллограф;

РV1 и РV2 – вольтметры; R_г – добавочное сопротивление.

Все полученные данные занести в таблицу для всех исследуемых схем.

5.4. Входное сопротивление также проводить для трех схем включения ЭП (положение S3 – 1,2,3) при подаче на вход Е₁ = 1В и f₀ = 1кГц по структурной схеме, изображенной на рис. 7. для двух случаев:

1) R_г = 0 (положение S 2-1) и R_н = 150 Ом (R15) и 75 Ом (R16) (положение S 4-2,3);

2) R_г = 33 кОм (положение S 2-4) и R_н = 150 Ом (R15) и 75 Ом (R16) (положение S 4-2,3).

Рис. 7. Структурная схема для измерения выходного сопротивления.

Здесь: S 4 – переключатель, подключающий сопротивление нагрузки к выходной цепи.

Для 2-х положений S 4 (соответствующим подключению нагрузки R_н = 150 Ом, найти U’₂ и U₂ ).

Выходное сопротивление каскада определить по формуле

Все измерения и рассчитанные результаты занести в таблицу для всех трех схем включения ЭП.

6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.

Отчет должен содержать.

1. Принципиальную схему обычного эмиттерного повторителя, эмиттерного повторителя со сложным делителем.

2. Схему составного эмиттерного повторителя.

3. Результаты измерений, представленных в виде таблиц.

4. Выводы по результатам измерений.

7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ.

1. Объяснить назначение всех элементов схемы. Показать пути происхождения постоянных и переменных составляющих токов.

2. Объяснить зависимость входного сопротивления эмиттерного повторителя от сопротивления нагрузки.

3. Объяснить зависимость входного сопротивления эмиттерного повторителя от частоты.

4. Объяснить зависимость выходного сопротивления эмиттерного повторителя от сопротивления источника сигнала.

5. Объяснить зависимость выходного сопротивления эмиттерного повторителя от частоты.

6. Объяснить, почему входное сопротивление у эмиттерного повторителя со сложным делителем больше, чем у схемы обычного эмиттерного повторителя.

7. Объяснить, почему входное сопротивление у схемы составного эмиттерного повторителя больше, чем у обычного эмиттерного повторителя.

8. Изобразить эквивалентную схему обычного эмиттерного повторителя для области средних и верхних частот.

9. Объяснить, почему входное сопротивление у транзистора, включенного по схеме с общим коллектором, велико, а выходное - мало.

ПРИЛОЖЕНИЕ

О Т Ч Е Т

Результаты экспериментальных исследований.

1. Принципиальные схемы всех трех исследуемых усилительных каскадов.
2. Результаты исследования схемы 1.

2.1. Сквозной коэффициент усиления Кс₁ =

2.2. Входное сопротивление при R_н = 150 Ом и R_н = 75 Ом, R_вх1 =

2.3. Выходное сопротивление для R_г = 0, R_г = 33 кОм, R_вых1 =3

Результаты исследования 2-й и 3-й схем Кс₂, R_вх2, R_{вых 2}, Кс₃, R_вх3, R_{вых 3} вносятся в таблицу 1.

3. Выводы по результатам измерений.

Таблица 1

Схема	Кс	Рвх	Рвых
1
2
3

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. – М.: Радио и связь, 1983, с.264

2. Цыкин Г.С. Усилительные устройства. – М.: Связь, 1971, с. 368.

3. Мурадян А.Г., Разумихин В.И., Тверецкий М. С. Усилительные устройства. – М. : Связь, 1976, с. 280

4. Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. – М. : Радио и связь, 1982.

5. Головин. О.В., Кубяцкий А.А. Электронные усилители.-М.: Радио и связь, 1985, с. 320.

6. Раздаточный материал по курсу «Усилительные устройства», часть 2. – Ташкент: ТЭИС, 1986.

7. Характеристики транзисторов (справочное пособие по курсовому и дипломному проектированию). – Ташкент: ТЭИС, 1986.