В.В. Дуркин - Схемотехника аналоговых электронных устройств - Методические указания к лабораторным работам, страница 5

пункт 2). Выходное напряжение снимается с клеммы X4 или X5 относительнообщего провода. Измерения входных и выходных переменныхнапряжений проводить вольтметром переменного тока В3-38.При проведении измерений следует обратить внимание наследующее:• схема должна быть симметричной (переключатель SA2 вположении “выкл.”);• схема ДУ должна быть сбалансирована по постоянномутоку, т.е. на вход должно быть подано постоянное напряжение смещения нуля (устанавливается резистором R10);• измерения вольтметром переменного тока можно проводить только для несимметричного выхода, т.е. подключатьего только между клеммой X4 (X5) и общим проводом, ноне между клеммами X4 и X5;• вольтметр B3-38 показывает действующее значение напряжения, отличающееся от амплитудного в 2 раз.326.

Измерить коэффициент передачи ДУ по напряжению длясинфазного сигнала на частоте 1 кГц. Измерения проводить придвух значениях тока ГСТ.При проведении измерений входной сигнал с генератора подается на вход синфазного сигнала (клемма X2). Учитывая, чтореакция ДУ на синфазные сигналы очень слабая, уровень подаваемого сигнала должен быть не менее 1 В. После подачи сигнала такого уровня следует убедиться в реакции выходного напряжения ДУ на изменение уровня входного сигнала. При наличии реакции измерить входное и выходное напряжение и рассчитать коэффициент передачи синфазного сигнала. Если реакция выходного напряжения на изменение входного отсутствует,то следует увеличивать уровень входного сигнала до её появления, но не более 2,5 В.Перед проведением измерений уровень постоянной составляющей синфазного сигнала должен быть выставлен на ноль резистором R1.7.

По полученным в работе данным рассчитать коэффициентослабления синфазного сигнала ДУ (см. (2.1)) для двух значенийтоков ГСТ. Результаты всех измерений и расчетов свести в таблицу (табл. 2.2) и предъявить преподавателю.8. Сделать выводы по работе, включающие в себя объяснение:- хода амплитудной характеристики дифференциального усилителя для дифференциального сигнала;- влияния величины тока ГСТ на параметры дифференциального усилителя;- причин появления напряжения смещения ДУ;- различия поведения ДУ для синфазных и дифференциальныхсигналов.33Таблица 2.2ЗначениеПараметрТок IГСТ1, мкАТок IГСТ2, мкААмплитуда входного дифференциальногонапряжения, соответствующая линейномурежиму ДУ, мВТочное значение напряжения смещения нуля:в симметричной схеме ДУ, мВв асимметричной схеме ДУ, мВКоэффициент передачи дифференциальногосигнала при:IГСТ1, отн. ед.IГСТ2, отн.

ед.Коэффициент передачи синфазногосигнала при:IГСТ1, отн. ед.IГСТ2, отн. ед.Коэффициент ослабления синфазногосигнала при:IГСТ1, дБIГСТ2, дБ2.4. Контрольные вопросы1. Объясните принцип работы ДУ с симметричным входом ивыходом.2. Объясните принцип работы ДУ с несимметричным входоми выходом.3. Объясните роль ГСТ в составе дифференциального усилителя.4. По каким схемам строятся генераторы стабильного тока?5.

Каковы основные достоинства и недостатки ДУ по сравнению с обычным несимметричным усилительным каскадом?6. Почему для питания ДУ обычно применяют биполярныйисточник питания?7. Почему ДУ обладает разными коэффициентами передачидля дифференциального и синфазного сигналов?348. Каков физический смысл коэффициента ослабления синфазного сигнала?9. Что такое амплитудная характеристика усилителя?10. Нарисуйте амплитудную характеристику ДУ для дифференциального сигнала, снятую с симметричного выхода.11.

В чем достоинства и недостатки симметричного и несимметричного выходов ДУ?12. Какие требования предъявляются к элементам ДУ?13. От чего зависит коэффициент передачи дифференциального сигнала ДУ?14. От чего зависит коэффициент передачи синфазного сигнала ДУ?35ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИС БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВЫХОДОМЦель работы: изучить особенности схемного решения двухтактного бестрансформаторного каскада; исследовать его свойства при изменении параметров элементов схемы; исследоватьвлияние обратной связи на параметры и характеристики каскада.3.1.

Описание схемы лабораторной установкиИсследуемая схема усилителя и все необходимые для выполнения работы дополнительные элементы находятся в блоке №3лабораторного стенда (рис. 3.1).Усилитель состоит из двухтактного выходного каскада на составных комплементарных транзисторах типа КТ3107-ГТ705,КТ315- ГТ703 и предварительного каскада на операционномусилителе (ОУ) К140УД9. Для получения заданного коэффициента усиления ОУ охвачен параллельной отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению.

Цепь ОС образована резисторами R1 и R3. Конденсатор С2 обеспечивает устойчивую работуОУ при выбранной глубине ОС.Транзисторы VT1, VT4 в верхнем плече двухтактной схемы итранзисторы VT2, VT5 в нижнем подобраны таким образом, чтоимеют попарно практически идентичные параметры. Вместотранзистора VT2 переключателем SA3 можно включить транзистор VT3, параметры которого значительно отличаются от параметров транзистора VT2, что приводит к асимметрии плеч выходного каскада и к ухудшению его свойств (появлению дополнительных нелинейных искажений).3637X2X1С1 R11мк 2.2к“ООС выкл.”входSA1“ООС вкл.”R22.2кR63.9кС210нVT3МП35R510кSA3“транзистор”VT2КТ315X3SA2“смещение”VT1КТ3107VT5ГТ703VT4ГТ705R736кС3100мк“сопроти влениенагрузки”+12 В“несимм.питание”“симм.питание”SA5SA4Рис.

3.1. Вид лицевой панели блока №3« Усилитель мощности с бестрансформаторным выходом»DAК140УД9R339кVD1-VD3КД102АR43.9квыходR96.2R86.2-12 ВX5X4В верхнем положении переключателя SA1 напряжение с выхода усилителя подаётся на его вход, т.е. возникает общая ООСкак по постоянному, так и по переменному токам. Одной из целей лабораторной работы является исследование влияния этойОС на выходное сопротивление усилителя и на вносимые им нелинейные искажения.Транзисторы в выходном каскаде включены по схеме с общимколлектором и работают в режиме В. Для обеспечения небольшого напряжения смещения в этом режиме и для его стабилизации используются диоды VD1-VD3 и резисторы R4, R5, R6.

Переключатель SA2 в замкнутом состоянии закорачивает цепь подачисмещения на транзисторы выходного каскада, переводя их в режим работы С с углом отсечки меньше π/2, что приводит к появлению искажений типа «ступеньки».Переключатель SA4 изменяет способ подключения нагрузки квыходной цепи усилителя: в верхнем положении без разделительного конденсатора; в нижнем – с разделительным конденсатором.Переключатель SA5 позволяет коммутировать величину сопротивления нагрузки.Для подключения измерительных приборов и генератора сигналов предусмотрены гнезда Х1…Х5.3.2.

Основные определения итеоретические сведенияНелинейные искажения – появление в спектре выходного сигнала составляющих, отсутствующих во входном сигнале. Нелинейные искажения представляют собой изменения формы колебаний, проходящих через усилитель, вызванные нарушениямипропорциональности между мгновенными значениями напряжения на входе этой цепи и на ее выходе. Это происходит, когдауровень выходного напряжения нелинейно зависит от входного.Количественно нелинейные искажения оцениваются коэффициентом нелинейных искажений или коэффициентом гармоник.38Коэффициент гармоник – величина, выражающая степень нелинейных искажений устройства (усилителя и др.), равная отношению среднеквадратичного напряжения суммы высших гармоник сигнала к напряжению первой гармоники при воздействии навход устройства синусоидального сигнала. Коэффициент гармоник выражается в процентах.Угол отсечки – часть периода гармонического сигнала, подводимого к активному элементу, уменьшенная в два раза и выраженная в угловых единицах, в течение которой через этот элемент протекает электрический ток.Режим В – режим работы усилительного элемента, при котором угол отсечки равен π/2.Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристикаэффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношениемполезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой.

В усилителях КПД это отношениемощности первой гармоники выходного сигнала к мощности, потребляемой от источника питания выходной цепью усилительного элемента.Динамическая характеристика (ДХ) – зависимость междумгновенными значениями токов и напряжений усилительногоэлемента при конечном значении сопротивлений, подключенныхк его выводам.Общие сведенияВыходной каскад усилителя непосредственно или через согласующую цепь связан с нагрузкой и, в зависимости от характеранагрузки (реактивная, комплексная, активная), призван обеспечить в ней заданные напряжения, ток или мощность.Для оценки качественных показателей выходных каскадов,как правило, применяют набор следующих параметров: диапазонвоспроизводимых частот; чувствительность; коэффициент гармоник; коэффициент полезного действия; входное и выходное со39противления; номинальное выходное напряжение, номинальнаявыходная мощность.При работе транзистора в выходном каскаде используетсябольшая часть поля его вольтамперных характеристик.

Из-за чего возникают заметные нелинейные искажения, уровень которыхзависит от амплитуды входного сигнала и характеризуется коэффициентом гармоник∞kГ =2∑ U mnn=2⋅ 100% ,U m1где Umn – амплитуда n-ой гармоники выходного сигнала.При измерениях в качестве испытательного (входного) сигнала используется гармонический сигнал, частота fвх которого лежит в пределах диапазона воспроизводимых усилителем частот(для звуковых усилителей f вх = 1 кГц).Другим важным показателем выходных каскадов является коэффициент полезного действияP(3.1)η= ∼ ,P0гдеP∼ = U m1I m1 2(3.2)– мощность первой гармоники выходного сигнала (полезнаямощность); U m1 , I m1 - амплитуды первых гармоник выходногонапряжения и выходного тока;P0 = U КЭ I Кср(3.3)– мощность, потребляемая от источника питания коллекторнойцепью транзистора.С учетом (3.1), (3.2) и (3.3), получимη = ξξi 2,(3.4)гдеξ = U m1 U КЭ(3.5)– коэффициент использования выходного напряжения;(3.6)ξi = I m1 I Кср40– коэффициент использования выходного тока.Значения ξ и ξi зависят от амплитуды входного (выходного)сигнала и режима работы транзистора.Основной режим работы двухтактных выходных каскадов режим В.Режимом В называют такой режим, при котором ток в выходной цепи УЭ существует в течение половины периода сигнала, т.еугол отсечки θ = π / 2 (рис.