Усилители_отчет (Лабораторные работы с официального сайта с примерами)

Лабораторная работа №23«Исследование усилителя электрических сигналов»ВыполнилИванов А.А.10.04.15Подп.ПроверилПетров Б.Б.10.04.15Подп.МГТУ им.Н.Э.БауманаГр.Стенд№2Цель работы – изучение принципа действия и основных характеристик усилителя на биполярном транзисторе.1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДАЛабораторная работа выполняется на универсальном лабораторном стенде на лицевой панели,предназначенной для исследования усилителей на биполярных транзисторах (верхняя центральнаячасть стенда).Стенд содержит:1. Электрические схемы усилителей.

Различные схемы усиления получаются путем установкисоответствующих перемычек между точками на лицевой панели стенда.2. Цифровой вольтметр (рис. 1).3. Двухканальный (двухлучевой) осциллограф (рис. 2).4. Генератор сигналов специальной формы (рис. 3).5. Тумблер S1 для включения питания стенда (расположен в правом нижнем углу стенда).Лицевая панель цифрового вольтметра (мультиметра) показана на рис.

1. Здесь 1 – клавишавключения питания, 2 и 3 – измерительные входы (+ и землясоответственно), 4 – клавиша включения режима измерения постоянного напряжения DCV, 5 – клавиша включения режима измерения переменного напряжения ACV, 6 – клавиша калибровки.Рис. 1. Цифровой мультиметр GDM-8246.Лицевая панель двухканального осциллографа показана на рис. 2. Здесь 1 – клавиша включенияпитания; 2 – измерительный вход канала I (CH1); 3 – движок переключения режимов измерения (AC,DC, GND); 4 – ручка установки масштаба напряжения по вертикальной шкале экрана (на рисунке прилив в виде треугольника показывает установленный масштаб 5 В/дел); 5 – ручка плавной регулировкимасштаба по вертикали (должна быть повернута до упора против часовой стрелки); 6 – ручка развертки(масштаба по времени) устанавливает масштаб по горизонтальной оси экрана (на рисунке внизу справатреугольный прилив показывает установленный масштаб 5 мс/дел); 7 и 8 – ручки регулировки отклонения луча канала I по вертикали и горизонтали соответственно; 9 – ручка TRIG LEVEL настраивает уровень синхронизации, т.е.

позволяет добиться устойчивого (не “бегущего” по экрану) изображения сигнала; 10 – 12 – сдвижные переключатели режимов (установите их в положение 10 и 12 – CH1, 11 – AUTO).Лицевая панель генератора сигналов специальной формы показана на рис. 1. Здесь 1 – клавишавключения питания; 2 – выход генератора; 3 – клавиша выбора синусоидального режима; 4 – клавишивыбора частоты сигнала; 5 – ручка плавной регулировки частоты; 6 - ручка плавной регулировки амплитуды; 7 – клавиша аттенюатора.3Рис.

2. Двухканальный осциллограф ОСУ-20.Рис. 3. Генератор сигналов специальной формы GFG-8219A.2. ЗАДАНИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.Задание 2.1. Исследование режима покоя усилителя с общим эмиттером.Электрическая схема усилителя приведена на рис. 4, монтажная схема – на рис. 5.Рис. 4. Усилитель с общим эмиттером (электрическая схема).4Рис. 5.

Усилитель с общим эмиттером (монтажная схема).Номинальные значения резисторов, необходимые для расчета режима покоя, приведены в таблице 1.R13 , Ом6200Таблица 1R27 , Ом R129 , Ом30010000Для выполнения задания необходимо:1. Используя набор перемычек собрать монтажную схему (рис. 5). Обозначения элементов схемысоответствуют обозначениям на лицевой панели стенда.

Включить питание вольтметра, генератора иосциллографа, нажатием клавиши 1 (рис. 1-3). Перевести вольтметр в режим измерения постоянногонапряжения DCV, нажав клавишу 4 (рис. 1) выбора режима и клавишу 6 (рис. 1) калибровки измерений.Предъявить схему для проверки преподавателю.2. Включить питание стенда тумблером S1. Измерить цифровым вольтметром напряжение питания усилителя Ек в контрольной точке. Результат измерения занести в таблицу 2.Внимание. При подключении цифрового вольтметра необходимо соблюдать полярность: измерительный провод (+) (рис. 5) подключать к контрольным точкам, а нулевой провод (-) к «земле» (любой точке стенда, отмеченной значком ).Таблица 2ИзмереноВычисленоkU1k U2Ек , В U э п , В U б п , В U к п , В U R24 , ВR24 , ОмRк ~ , ОмФормулы для вычисленияR27  U R24(U э п  U R24 )R13  R129R13  R129Rк ~R27Rк ~R27  R243.

Подключить вольтметр к эмиттеру транзистора V14 (контрольная точка ). ПотенциометромR23 (рис. 5) установить напряжение покоя эмиттера U э п  0,1  Ек . Занести установленное напряжение втаблицу 2. Измерить напряжение покоя на базе транзистора U б п (контрольная точка) и занести значение в таблицу 2.4. Подключить измерительный провод вольтметра к контрольной точке , потенциометром R24установить напряжение покоя на коллекторе U к п  0,5  Ек и занести установленное значение в таблицу2.55. Подключить измерительный провод вольтметра к контрольной точкеи измерить напряжение U R24 на потенциометре R24. Рассчитать сопротивление R24 по формуле таблицы 2.6.

Рассчитать по формулам таблицы 2 коэффициенты усиления по напряжению для двух вариантов схем:а) kU1 - усилитель с отрицательной обратной связью по переменному току, рис. 4;б) k U2 - усилитель с увеличенной глубиной отрицательной обратной связи (отключен конденсатор С40, шунтирующий по переменному току резистор R24.Выключите питание стенда тумблером S1.Задание 2.2. Исследование амплитудных характеристик усилителяДля выполнения задания необходимо:1. Подключить к усилителю генератор и измерительные приборы в соответствии с электрической(рис. 6) и монтажной (рис. 7) схемами.Рис. 6.

Усилитель с подключенными приборами (электрическая схема).Рис. 7. Усилитель с подключенными приборами (монтажная схема).6Минусовые выводы генератора, осциллографа и вольтметра подключить к любым свободнымточкам схемы, отмеченным значком . Пунктирные линии, идущие от измерительного входа вольтметра, означают, что этот вход можед быть подключен или к контрольной точке(входу усилителя), илик контрольной точке(выходу усилителя). Подключите вольтметр к точке.2.

Перевести вольтметр в режим измерения переменного напряжения «АCV» нажатием клавиши5 (рис. 1).В3. Для осциллографа установить масштаб по напряжению mU  2и масштаб по времениделмс(развертку) mt  0,5. Перевести сдвижной переключатель канала 1 (рис. 2-3) осциллографа в полоделжение «GND» и ручкой регулировки вертикального положения (рис. 2-7) выставить луч осциллографапо центру экрана. Перевести сдвижной переключатель канала 1 осциллографа в положение «АC».4. Нажать клавишу 3 (рис. 3) генератора, выбрав синусоидальный сигнал. Нажать клавишу 1к(рис.

3), выбрав диапазон частот выходного сигнала от 0 до 1 кГц. Ручкой плавной регулировки 5 (рис.3) установите на индикаторе генератора частоту f  1000  50 Гц.5. Ручкой регулировки 6 (рис. 3) напряжения генератора установите по вольтметру входноенапряжение усилителя U вх  100  20 мВ.Примечание. Если сигнал генератора превышает 100  20 мВ и Вам не удается установить рекомендованное выше значение, то необходимо использовать аттенюатор (делитель).

Нажмите клавишу 7(рис. 3) аттенюатора и опять попробуйте установить U вх  100  20 мВ. Если же и в этом случае сигналслишком большой, включите дополнительное ослабление, потянув на себя ручку 6 (рис. 3).Предъявите схему для проверки преподавателю.6. Включите питание стенда тумблером S1. Ручкой 9 (рис. 2) TRIG LEVEL добейтесь устойчивого изображения выходного сигнала на экране осциллографа.7. Постепенно увеличивая напряжение генератора, установите момент появления нелинейныхискажений выходного сигнала (верхний пик синусоиды начинает расширяться и сигнал теряет синусоидальную форму). Покажите искаженный сигнал преподавателю.8.

Занесите показания вольтметра U вх_нел , при котором начинаются искажения, в таблицу 3.9. Снимите амплитудную характеристику усилителя по 7 точкам. Входное напряжение необходимо изменять от U вх  20 мВ до U вх_нел . Выходное и входное напряжение измерять цифровым вольтметром. Результаты измерений отобразить в таблице 3.Методические рекомендации. Вычислите приближенный шаг изменения входного напряженияпо формуле U  (U вх_нел  20) / 6 мВ. Установите по вольтметру U вх  20 мВ. Занесите получившеесязначение напряжения в таблицу 3 (графа №1). Перенесите измерительный вход вольтметра на выходусилителя в контрольную точку(рис.

7), предварительно отключив от этой точки щуп осциллографа. Измерьте выходное напряжение U вых и занесите в таблицу 3 (графа №1). Перенесите измерительный вход вольтметра на вход усилителя в контрольную точку(рис. 7). Увеличьте входное напряжение на U и занесите в таблицу 3 (графа №2). Переместите вход вольтметра в точку , измерьте выходное напряжение, занесите в таблицу 3 (графа №2), и т.д. Продолжайте измерения, пока не пройдетевесь диапазон входного сигнала до U вх_нел .Таблица 3№1234567U вх , мВU вых , мВ10.

Постройте по точкам таблицы 3 амплитудную характеристику усилителя (рис. 8). На линейном участке характеристики определите коэффициент усиления kU1 эксп .Примечание. Коэффициент усиления k U1 эксп определяется по графику как отношение приращения выходного сигнала U вых к приращению входного сигнала U вх .711.