УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра Устройства и системы радиосвязи

С Б О Р Н И К

ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

(часть I)

Ташкент 2008

Лабораторная работа № I

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

- знать основные характеристики и показатели усилителя гармонических сигналов;

- получить навыки практического измерения основных показателей и характеристик усилителя.

2. ЗАДАНИЕ

2.1. Подготовиться к работе.

Изучить основные показатели и характеристики усилительных каскадов.

2.1.1. Понятие о усилении [1], c. 8-9; или [2], c. 4-5.

2.1.2. Коэффициенты усиления напряжения, тока, мощности [1]; c. 11-12; или [2], c. 10-12.

2.1.3. Входное сопротивление [1], c. 11.

2.1.4. Амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) [1], c. 13-14; или [2], c. 13-14

2.1.5. Частотные искажения [1], c. 15-16; или [2], c. 23-24

2.1.6. Амплитудную характеристику (АХ), динамический диапазон усилителя [1], c. 24-25; или [2], c. 21

2.2. Произвести эксперимент

2.2.1. Изучить методику измерения коэффициентов усиления, АЧХ, АХ, входного сопротивления.

2.2.2. Измерить номинальный коэффициент усиления напряжения каскада К.

2.2.3. Измерить сквозной коэффициент усиления каскада Кскв.

2.2.4. Измерить входное сопротивление каскада в области средних частот.

2.2.5. снять и построить АЧХ каскада.

2.2.6. По построенной АЧХ определить частоты верхнего f в.ср и нижнего f н.ср. среза каскада.

2.2.7. По построенной АЧХ определить коэффициенты частотных искажений M н,в на частотах, заданных преподавателем.

2.2.8. Снять и построить АХ усилителя.

2.2.9. По построенной амплитудной характеристике определить диапазон усилителя в децибелах.

3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

На рис.1 приведена принципиальная схема резисторного каскада на биполярном транзисторе.

Рис. 1. Принципиальная схема резисторного каскада на биполярном транзисторе.

Назначение элементов в принципиальной схеме каскада:

R1, R2 – делитель напряжения, осуществляет подачу напряжения смещения на базу транзистора VT1;

Rэ – сопротивление, обеспечивающее наличие в каскаде эмиттерной стабилизации тока покоя транзистора;

Rк – резистор нагрузки в цепи коллектора транзистора;

Ср₁, Ср₂ – разделительные конденсаторы во входной и выходной цепях каскада;

Сэ – блокировочный конденсатор в цепи эмиттера транзистора;

Со – конденсатор, являющийся эквивалентной паразитной емкостью, нагружающей каскад;

Rн – внутреннее сопротивление источника входного сигнала.

3.1. Коэффициент усиления каскада

Коэффициент усиления характеризуют усилительные свойства усилителя. К ним относятся коэффициенты усиления:

- напряжения Кu = U₂ / U₁;

- тока К_i = I₂ / I_1;

- мощности К_р = Р₂ / Р_1;

- сквозной коэффициент усиления Кскв = U₂ / E₁,

где

U_1, I_1, P₁ – напряжение, ток и мощность сигнала на входе усилительного элемента;

U_2, I₂, P₂ – те же величины на выходе усилительного элемента;

Е₁ – ЭДС входного источника сигнала.

Коэффициенты усиления можно выразить в децибелах следующим образом:

Ku, дБ = 20lg Ku;

Kскв, дБ = 20lg Kскв;

Кi, дБ = 20lg Ki;

Kp, дБ = 20lg Kp;

Коэффициент усиления каскада в области средних частот рабочего диапазона называют номинальным коэффициентом усиления Ко.

3.2. Амплитудно-частотная характеристика.

Амплитудно-частотной характеристикой усилителя (АЧХ) называется зависимость коэффициента усиления каскада от частоты при подаче входного гармонического сигнала неизменного уровня. АЧХ можно представить в виде зависимости относительно коэффициента усиления о частоты У (f):

У_(f) = K_(f) / K_(fo),

или в децибелах,

У_(f), дБ = 20lg K_(f) / K_(fo) = 20lg U_{2 (f)} / U_{2 (fo)},

где F_o – заданная частота сигнала в области средних частот рабочего диапазона.

Вид АЧХ представлен на рис. 2.

Рис. 2. Вид АЧХ усилителя.

По графику АЧХ можно, например, определить частоты верхнего и нижнего срезов каскада, т.е. такие частоты, при которых относительное усиление уменьшается на 3 дБ по сравнению с относительным усилением в области средних частот (см. рис. 2).

Величина, обратная относительному усилению, называется коэффициентом частотного искажения

М_(f) = 1/ У_(f) = K_(fo) / K_(f)

или в децибелах

М_(f), дБ = 20lg U_{2 (fo)} / U_{2 (f)}

Из графика АЧХ, представленного на рис. 2, коэффициент У_(f) можно найти, используя выражение:

М_(f), дБ = -У_(f), дБ,

Где f – текущая частота.

3.3. Амплитудная характеристика.

Амплитудной характеристикой (АХ) называют зависимость установившейся величины выходного напряжения усилителя от амплитуды входного гармонического сигнала неизменной частоты.

Вид реальной АХ показан на рис. 3.

Рис. 3. Вид реальной АХ усилителя.

На графике (рис. 3.) U_{вх мин} и U_{вх макс} обозначают границы линейного участка АХ.

Динамический диапазон усилителя :

Ду = U_{вх. макс} / U_{вх. мин}

Ду (дБ) = 20lg Ду

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Подключить измерительные приборы к входу и выходу исследуемого каскада согласно структурной схемы, изображенной на рис. 4 (Г – генератор, 1 и 2 – вольтметры, Р1 – осциллограф, ИК – исследуемый каскад):

Рис. 4. Структурная схема измерений.

4.2. Выполнить экспериментальную часть лабораторной работы в соответствии с п. 2.2. задания.

4.3. Результаты измерений и вычислений занести в бланк отчета, который приводится в приложении 1.

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

5.1. Для выполнения экспериментальной части работы необходимо подключить измерительные приборы и генераторы согласно схеме, указанной на рис. 4.

- переключатель «Преобразователь - усилитель» поставить в положение «усилитель»;
- переключатель S1, S2 должны быть в положении «Включено», S3, S4 – «Выключено».

5.2. При выполнении всех пунктов задания на вход каскада необходимо подать напряжение

Е₁ = 15 мв.

5.3. Измерение номинального коэффициента усиления каскада производится на частоте

f_o = 1кГц

5.4. Измерение входного сопротивления производится на частоте 1кГц. Необходимо установить напряжение на входе усилителя E₁ = 15 мВ, затем переключатель S1 поставить в положение «Выключено» и измерить напряжение U₁ по милливольтметру PV1 (см. рис. 4.). Входное сопротивление рассчитывается по формуле :

R_вх = U₁/ I_вх = U₁/ (E₁-U₁)R₁ = U₁R₁/ E₁-U₁,

где Е₁ = 15 мВ,

R₁ = 47 кОм.

Сквозной коэффициент усиления определится как:

К_скв = U₂ / E₁,

где U₂ – величина выходного напряжения каскада при S1 в положении «Выключено».

5.5. Измерение АХ проводят согласно структурной схеме рис.4 на частоте 1000 Гц.

Напряжение на входе усилителя увеличивать (плавно!) до такой величины, при которой на экране осциллографа появляются заметные искажения выходного сигнала. Уменьшая величину входного напряжения измерить 5....6 точек амплитудной характеристики.

6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

- принципиальную схему исследуемого усилителя;

- результаты измерений АЧХ и АХ каскада в виде таблиц;

- графики АЧХ и АХ в соответствии с результатами измерений;

- выводы по результатам измерения.

7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Какой четырехполюсник называется усилителем?

2. Как измерить коэффициент усиления усилителя по напряжению?

3. Что называется сквозным коэффициентом усиления? Как он измеряется в лабораторной работе?

4. Какие искажения называются линейными?

5. Какой вид линейных искажений исследовался в данной работе?

6. Что называется АЧХ?

7. Как измерить АЧХ?

8. Как количественно оценить частотные искажения?

9. Как определить коэффициент частотных искажений по АЧХ?

10. Что такое частоты среза каскада?

11. Как определить частоты среза по графику АЧХ?

12. Как определить частоту верхнего среза усилителя экспериментально? Какие приборы для этого понадобятся?

13. как определить частоту нижнего среза усилителя экспериментально? Какие приборы для этого понадобятся?

14. Почему частотные искажения называются линейными?

15. Как определить относительный коэффициент усиления?

16. Что называется амплитудной характеристикой усилителя?

17. Чем определяются верхний и нижний предел АХ (U_{вых. макс.} и U_{вых.мин.})

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОТЧЕТ

П.1. Принципиальная схема исследуемого каскада.

Рис. П.1. Принципиальная схема исследуемого каскада.

П.2. Результаты экспериментальных исследований

Коэффициент усиления каскада в области средних частот f_o = 1кГц.

К_о = U₂/ U₁, K, дБ = 20lg Ko ,

где U₁=15мВ.

Сквозной коэффициент усиления

К_скв = U₂/ E₁ , K_скв, дБ = 20lg K_скв

Входное сопротивление каскада на частоте f_o = 1 кГц

Е₁ = 15 мВ, R1= 47 кОм, R_вх = R₁* U₁/ (E₁-U₁)

АЧХ каскада. Данные измерений АЧХ занести в табл. и вычислить У, дБ.

fo = 1 кГц, У_(f), дБ = 20lg U_{2 (f)} / U_{2 (fo)}

Таблица1

f, Гц	32	56	100	320	10^3	3,2*10^3	10^4	3,2*10^4	10^5	3,2*10^5	10^6
U2, В
У, дБ

Построить график АЧХ в системе координат (рис. П.2.).

Результаты измерений АХ занести в табл. 2.

Таблица 2

U_{вх, мВ}

U_{вых, В}

Динамический диапазон усилителя вычислить по формуле

Д_у = 20 lg U_{вх макс} / U_{вх мин}

Выводы по работе:

- влияние всех элементов схемы на АЧХ и АХ усилителя;

- от каких элементов схемы зависят частоты cреза.

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

- знать основные характеристики усилителей импульсных сигналов; определение переходной характеристики усилителя (ПХ);

- получить навыки практического наблюдения ПХ;

- на базе наблюдаемых осциллограмм уметь определять основные показатели переходной характеристики (t_у, Д, ∂).

2. ЗАДАНИЕ

2.1. Подготовиться к работе.

2.2.1. Изучить литературу [I], с. 199-217; или [2], с. 227-244; конспект лекций.

2.2 Провести эксперимент.

2.2.1. Зарисовать с экрана осциллографа осциллограммы выходных сигналов в области малых времен (ОМВ) в масштабе, удобном для измерения.

2.2.2. По осциллограммам определить время нарастания фронта импульса t_у и выброс

фронта ∂.

2.2.3. Зарисовать с экрана осциллографа осциллограмму выходного сигнала в области больших времен (ОБВ) в масштабе, удобном для измерения. По осциллограмме определить спад плоской вершины импульса Д^- или Д⁺.

3. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

На рис. 1. приведена принципиальная схема резисторного каскада усилителя на биполярном транзисторе.

Назначение элементов в принципиальной схеме каскада:

R1, R2 – делитель напряжения, осуществляет подачу напряжения смещения на базу транзистора VT1;

R_э – сопротивление эмиттерной стабилизации тока покоя транзистора, создающее отрицательную обратную связь по постоянному току последовательную по току;

R_к – резистор нагрузки в цепи питания коллектора транзистора. Является элементом связи коллекторной цепи транзистора с внешней нагрузкой;

Ср₁, Ср₂ – разделительные конденсаторы во входной и в выходной цепях каскада;

Сэ – конденсатор большой емкости, устраняет ООС по переменному току. Если в качестве Сэ используется конденсатор малой емкости, то в каскаде возникает эмиттерная высокочастотная (ВЧ) коррекция;

Со – является эквивалентом входной емкости следующего каскада, нагружающей данный каскад;

Rф, Сф – фильтр для сглаживания пульсации источника питания;

Ео – цепочка низкочастотной коррекции.

Рис. 1. Принципиальная схема резисторного каскада на биполярном транзисторе.

Для оценки линейных искажений, называемых в импульсных усилителях переходными, используется переходная характеристика, представляющая собой зависимость мгновенного значения выходного напряжения (или тока) сигнала от времени t при скачкообразном изменении входного напряжения или тока (рис. 2.).

Рис. 2. переходные характеристики (ПХ) :

А) для области малых времен (ОМВ) (искажения фронта импульсов);

Б) для области больших времен (ОБВ) (искажения вершины импульса);

где t_и – длительность прямоугольного импульса;

Т – период повторения импульсов;

t_у – время нарастания;

∂ - выброс переднего фронта импульсов;
Д^- - спад заднего фронта импульса;

Д⁺ - подъем плоской части импульса.

Искажения фронта импульса характеризуются:

а) временем нарастания фронта импульса t_у; это время, в течении которого выходной сигнал изменяется от 0,1 до 0,9 своего установившегося значения Uуст., т.е.

t_у = t_0,9 – t_0,1

б) выбросом фронта импульса ∂, которое характеризуется отношением напряжения (тока) выброса ДU (t) к напряжению (току) в установившемся режиме Uуст (t) [ДU (t) = Umax (t) – Uуст (t)]

∂% = (Umax (t) – Uуст (t)/ Uуст (t)) * 100

Искажения вершины импульса характеризуются спадом (подъемом) Д^- %, Д⁺ %. Спад (подъем) численно равен отношению разности между установившимся значением выходного напряжения (тока) и значением выходного напряжения (тока) в момент окончания действия импульса на входе длительностью t_и к установившейся величине выходного напряжения (тока)

|Д|% = (Uуст(t) – Uи(t)/ Uуст(t)) * 100

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Подсоединить измерительные приборы к входу и выходу исследуемого каскада, согласно структурной схеме, изображенной на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема для измерений переходных характеристик:

Г – измерительный генератор;

О – осциллограф; блок 1 – испытуемый усилитель.

4.2. Зарисовать в масштабе сетки трубки осциллографа с экрана осциллографа переходные характеристики в области малых времен для двух значений паразитной емкости, нагружающей каскад.

4.3. По зарисованной с осциллографа осциллограмме ПХ и ОМВ определить время нарастания фронта импульса tу.

4.4. Зарисовать с экрана осциллографа ПХ и ОБВ. По зарисованной осциллограмме определить спад вершины импульса.

Назначение переключателей (рис. П.1.):

S1 – замыкает резистор R1 при изменении коэффициента усиления каскада в области средних частот;

S2 – подключает R6 конденсатор С3 большой емкости для устранения отрицательной последовательной обратной связи по току;

S3 – подключает к R6 конденсатор С5 малой емкости для эмиттерной коррекции частотной и переходной характеристики;

S4 – подключает к нагрузке R7 параллельно емкость С6 (к эквиваленту паразитной емкости Со).

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.

5.1. Для выполнения экспериментальной части работы необходимо подключить измерительные приборы согласно структурной схеме

- генератор Г к разъему «Вход 1» измерительной стойки;

- осциллограф к выходным клеммам усилителя;

- переключатель «Преобразователь - усилитель» поставить в положение преобразователь; в этом случае на вход усилителя будут подаваться прямоугольные импульсы, сформированные из синусоидального сигнала.

5.2. Установить длительность импульса с помощью генератора путем изменения его частоты по формуле:

t_и = 1/ 2f.

5.3. Измерение ПХ в ОМВ проводить при t_и = 12,5 мкс(f = 40 кГц).

5.4. Измерение ПХ в ОБВ проводить при t_и = 1250 мкс (f = 400 Гц).

5.5. Для наблюдения ПХ и ОБВ переключатели схемы лабораторного макета должны находиться в положении:

а) S2 – вкл., S1, S3, S4 – выкл. (отсутствует ООС по сигналу в каскаде);

б) S1, S2, S3, S4 – выкл. (введена ОСС по сигналу в каскаде);

в) S1, S2, S3 – выкл., S4 – вкл. (увеличивается паразитная емкость нагружающая каскад).

5.6. Для наблюдения ПХ в ОМВ переключатели схемы лабораторного макета должны быть в положении:

а) S1, S2, S4 – выкл., S2 – вкл. (отсутствует ОСС по сигналу в каскаде);

б) S1, S2, S3, - выкл. (введена ООС по сигналу в каскаде), S4 – выкл.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

- результаты измерений параметров переходной характеристики в виде таблиц;

- осциллограммы импульсного сигнала в ОМВ и ОБВ;

- выводы по результатам эксперимента;

- принципиальную схему исследуемого усилителя.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое переходная характеристика усилителя?

2. Почему переходные искажения относятся к классу линейных?

3. Начертить вид ПХ в ОМВ.

4. Начертить вид ПХ в ОБВ.

5. Назовите искажения ПХ в ОМВ.

6. Назовите искажения ПХ в ОБВ.

7. Дайте определение искажениям ПХ в ОМВ.

8. Дайте определение искажений ПХ в ОБВ.

9. Каким образом в лабораторной работе измеряются искажения ПХ в ОМВ и ОБВ?

10. Какие элементы схемы резисторного каскада влияют на искажения ПХ в ОМВ?

11. Какие элементы схемы резисторного каскада влияют на искажения ПХ и ОБВ?

12. Как изменяются искажения ПХ в ОМВ при изменении (увеличении и уменьшении) величины элементов схемы каскада?

13. Как изменяются ПХ в ОБВ при изменении (увеличении и уменьшении) величины элементов схемы каскада?

14. Какая существует связь между АЧХ и ПХ каскада?

15. Как составляется эквивалентная схема каскада для ОБВ?

16. Как составляется эквивалентная схема каскада для ОМВ?

17. Каким образом в схеме лабораторного макета можно измерить установившуюся величину коэффициента усиления каскада?

18. Какие элементы схемы каскада определяют установившуюся величину коэффициента усиления?

19. Как изменяется установившаяся величина коэффициента усиления каскада при изменении (увеличении и уменьшении) величины параметров элементов схемы?

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОТЧЕТ

П.1. Принципиальная схема исследуемого каскада.

Рис. П.1. Принципиальная схема исследуемого каскада (блок 1).

П.2. Результаты экспериментальных исследований.

Получить осциллограммы импульсного сигнала в ОМВ при f = 40 кГц.

По осциллограмме вычислить tу, ∂%.

Получить осциллограммы выходного сигнала в ОБВ при f = 400 Гц.

По осциллограмме вычислить спад плоской вершины импульса.

Измеренные показатели занести в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Область малых времен tи, мкс = 12,5
а)	При отсутствии ООС	∂%
		tу, мкс
б)	При введении ООС	tу, мкс
в)	При увеличении Со	tу, мкс

Таблица 2

Область больших времен tи, мкс = 1250
а)	При отсутствии ООС	Д^-%
б)	При введении ООС	Д^-%

Выводы по работе:

- какие элементы и как влияют на переходную характеристику усилителя?

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО РЕЗИСТОРНОГО КАСКАДА

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

- знать принципиальную схему широкополосного резисторного каскада на полевом транзисторе, назначение всех элементов схемы и их влиянии на основные показатели и характеристики усилителя, цепи происхождения постоянных и переменных составляющих входного и выходного токов;

- получить навыки измерений АЧХ, наблюдения ПХ каскада;

- уметь определять частотные и переходные искажения, пользуясь графиком АЧХ и осциллограммой ПХ.

2. ЗАДАНИЕ

2.1. Изучить назначение элементов схемы исследуемого каскада и их влияние на основные показатели и характеристики усилителя [1], с. 13-16, с. 21-30, с. 43-51, с. 55-57, с. 87-90, с. 119-121, с. 154-156, с. 164-166, с. 169-177.

2.2. Снять и построить АЧХ усилителя без элементов коррекции; измерить частоты нижнего f_н.ср и верхнего f_в.ср среза каскада.

2.3. Зарисовать с экрана осциллографа ПХ усилителя без элементов коррекции; определить из рисунков ПХ время нарастания tн и величину спада Д импульса.

2.4. Снять и построить АЧХ усилителя с цепями НЧ и ВЧ коррекции; измерить частоты нижнего и верхнего среза каскада.

2.5. Зарисовать с экрана осциллографа ПХ усилителя с цепями НЧ и ВЧ коррекции; определить из рисунков ПХ время нарастания и величину спада импульса.

3. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

На рис. 1. приведена принципиальная схема резисторного каскада на полевом транзисторе.

Рис. 1. Принципиальная схема резисторного каскада на полевом транзисторе.

Назначение элементов в принципиальной схеме каскада:

Rc – резистор нагрузки в цепи тока транзистора;

Ср₁, Ср₂ – разделительные конденсаторы:

Rн – резистор в цепи истока для создания автоматического отрицательного смещения на затворе транзистора и истоковой стабилизации;

Сн – блокировочный конденсатор, необходимый для устранения ООС по переменному току;

Rз – резистор в цепи затвора, служит для подачи отрицательного смещения на затвор транзистора;

Rн – резистор нагрузки каскада;

Rф Сф- цепь развязки цепи питания и НЧ коррекции;

Со – конденсатор, являющийся эквивалентом паразитной емкости, нагружающий каскад;

Lc – катушка индуктивности ВЧ коррекции.

В каскаде на полевом транзисторе обычно Rc < Rн, поэтому влиянием Rн на АЧХ в области верхних частот (или ПХ в области малых времен) можно пренебречь. Индуктивность Lc выбирается малой величины. Поэтому ее влияние на АЧХ в диапазоне нижних и средних частот (или ПХ в области больших времен) можно пренебречь.

В диапазоне ВЧ индуктивное сопротивление катушки Lc возрастает, увеличивается величина нагрузки каскада в цепи стока по переменному току и соответственно величина коэффициента усиления каскада.

Конденсатор Ср должен иметь достаточно большую емкость для того, чтобы его емкостное сопротивление токам сигнала в рабочем диапазоне было незначительным. Выбор величины емкости фильтра Сф определяет наличие эффекта НЧ коррекции. Если емкость Сф выбрать достаточно большой величины так, что ее емкостное сопротивление в рабочем диапазоне частот будет мало и фильтр Rф Сф является элементом развязки переменной составляющей тока стока в цепи питания стока транзистора. Для того, чтобы элементы Rф Сф выполняли функции цепи НЧ коррекции величина емкости конденсатора Сф должна быть существенно уменьшена. В этом случае емкостное сопротивление конденсатора Сф значительно возрастает в диапазоне НЧ, но остается достаточно малым в диапазоне средних и верхних частот. Поэтому влиянием конденсатора Сф на АЧХ в области СЧ и ВЧ (или ПХ в ОМВ) можно пренебречь. Возрастание емкостного сопротивления конденсатора Сф в диапазоне НЧ приводит к увеличению величины сопротивления нагрузки в цепи стока транзистора по переменному току и, следовательно, к повышению величины коэффициента усиления каскада.

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА

Принципиальная схема макета лабораторной установки приведена на рис. 2.

В качестве усилительного элемента применен полевой транзистор с р-п переходом типа КП303Б.

Переключатель S1 коммутирует элементы схемы в цепи стока. В положении 2 переключателя S1 R3, C9 используются как элементы развязывающего фильтра и отсутствуют в цепи стока элементы коррекции.

В положении 3 переключателя S1 в цепь стока вводятся элементы ВЧ и НЧ коррекции, а цепь R3, С2 – является элементом НЧ коррекции.

Переключатель S5 осуществляет коммутацию разделительных конденсаторов С6 и С7.

Переключатель S6 позволяет отключать при необходимости конденсатор С8.

Рис. 2. Принципиальная схема макета лабораторной установки.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

5.1. Подключить к макету измерительный генератор синусоидальных колебаний.

5.2. Подключить электронные вольтметры ко входу и выходу исследуемого каскада.

5.3. Измерить параметры и характеристики усилителя без элементов коррекции.

5.3.1. Снять АЧХ усилителя, измерить частоты срезов каскада.

5.3.2.Подать на вход усилителя прямоугольные импульсы. Для этого включить переключатель «Преобразователь - усилитель».

5.3.3. Зарисовать с экрана осциллографа ПХ усилителя для двух значений емкости разделительного конденсатора. Определить из рисунков ПХ время нарастания tн и величину спада Д.

5.4. Измерить параметры и характеристики усилителя с элементами НЧ и ВЧ коррекции.

5.4.1. Снять АЧХ усилителя. Измерить частоты срезов каскада.

5.4.2. Зарисовать с экрана осциллографа ПХ усилителя для двух значений емкости разделительного конденсатора. Определить из рисунков ПХ время нарастания tн и величину спада импульса Д.

Примечание .

Измерения АЧХ проводить при Vвх = 100 мВ и S3 в положении «Вкл.»

Средняя частота диапазона fо = 1000 Гц.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ.

1. Начертите полную принципиальную схему резисторного каскада на полевом транзисторе с истоковой стабилизацией. Объясните назначение элементов схемы.

2. На принципиальной схеме резисторного каскада на ПТ укажите пути происхождения постоянной и переменной составляющих тока транзистора.

3. Начертите полную эквивалентную схему резисторного каскада ПТ. Докажите правильность составленной эквивалентной схемы в соответствии с цепями прохождения переменной составляющей выходного тока ПТ на принципиальной схеме.

4. Дайте определение АЧХ усилителя. Объясните методику измерения АЧХ.

5. Какие элементы схемы каскада определяют величину номинального коэффициента усиления?

6. Объясните влияние элементов схемы каскада на частотные искажения АЧХ.

7. Что называется частотой среза каскада? Каким образом частоты среза определялись в лабораторной работе?

8. Каким образом влияет увеличение (уменьшение) величины резистора Rc в цепи стока транзистора на номинальный коэффициент усиления и частотные искажения АЧХ?

9. Как изменяется АЧХ усилителя при увеличении (уменьшении) величины емкости разделительного конденсатора Ср? Поясните ответ на эквивалентной электрической схеме каскад.

10. Как изменится АЧХ усилителя при увеличении (уменьшении) величины паразитной емкости Со? Поясните на эквивалентной электрической схеме каскада.

11. дайте определение переходной характеристики (ПХ) усилителя. Нарисуйте график ПХ усилителя.

12. Что называется переходными искажениями? Как определить переходные искажения в ОМВ и ОБВ в ПХ ?

13. Объясните влияние элементов схемы каскада на искажения ПХ в ОМВ и ОБВ.

14. Каким образом влияет увеличение (уменьшение) величины резистора Rc в цепи стока транзистора на установившееся значение коэффициента усиления каскада и переходные искажения?

15. Как изменяется ПХ усилителя при увеличении (уменьшении) величины паразитной емкости Со ? Поясните ответ на эквивалентной схеме каскада.

16. Как изменяется ПХ усилителя при увеличении (уменьшении) величины разделительной емкости Ср ? Поясните ответ на эквивалентной электрической схеме каскада.

17. Какая связь существует между АЧХ и ПХ усилителя? Поясните ответ эквивалентными электрическими схемами каскада на полевом транзисторе .

18. Объясните полученные экспериментальные данные.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОТЧЕТ

П.1. Принципиальная схема исследуемого резисторного каскада на полевом транзисторе.

Рис. 3. Резисторный каскад на полевом транзисторе.

П. 2. Результаты экспериментальных исследований.

Амплитудно-частотная характеристика каскада (п. 5.3.)

V1 мВ

f1 Гц

32

56

100

320

10^3

3,2* 10^3

10^4

3,2* 10^4

10^5

3,2* 10^5

10^6

3,2* 10^6

Без коррекции

100

U2, В

У дБ

С НЧ и ВЧ коррекцией

100

U2, В

У дБ

Частота среза каскада.

Таблица 2

Вид коррекции	f нср, Гц	f вср, Гц
Без коррекции
С НЧ и ВЧ коррекцией

При этом коэффициент усиления на средних частотах определяется при

fo = 1Гц

По данным табл. 1 построить АЧХ усилителя и на ней определить номинальный коэффициент усиления на частоте 1000 Гц, частоты нижнего среза fн_ср и верхнего среза fв_ср.

По осциллограмме выходного импульсного сигнала в области малых времен ( tи = 5мкс., по пп.5.3.3 и 5.4.2) определить время нарастания tн.

По осциллограмме выходного импульсного сигнала в области больших времен (tи = 1250 мкс.,по пп. 5.3.3 и 5.4.2) определить спад вершины импульса.

Выводы по работе (устно).

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Опадчий Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. – М.: Радио и связь, 1989, с. 264.

2. Мурадян А.Г., Разумихин В.И., Тверецкий М.С. Усилительные устройства. – М.: Связь, 1989, с. 280.

3. Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. – М.: Радио и связь, 1990.

4. Головин О.В., Кубицкий А.А. Электронные усилители. – М.: Радио и связь, 1993, с. 320.

5. Раздаточный материал по курсу «Усилительные устройства», часть 2 – Ташкент: ТУИТ, 2002.

6. Характеристики транзисторов справочное пособие по курсовому и дипломному проектированию). – Ташкент: ТУИТ, 2002.

Сборник описаний лабораторных работ по курсу усилительных устройств (часть 1).

Печатается по решению кафедры «Устройств радиосвязи» ТУИТ (протокол № _35___ от «__» 23.04. 2007 г.).

Составители: _Давронбеков Д. А.,

Ни Э. В._______________