лаба3 (1075476), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

_вых.нч= C_p.вых.*( R4 + R7) (34)

а постоянная времени термостабилизирующей эмиттерной цепи _сэ.нч как:

_сэ.нч C_э.*r_э (35)

Общая постоянная времени усилительного каскада в области нижних частот определяется как:

_нч^-1 =_вх.нч ^-1 +_вых.нч ^-1 +_сэ.нч ^–1 (36)

Наличие в эксперименте двух разделительных конденсаторов C_p.вых (С4 и С5), соответствует двум постоянным времени в области нижних частот _нч.1 и _нч.2. Каждой постоянной времени в области нижних частот соответствует своя нижняя граничная частота усиления:

f_нч.1=1/2**_нч.1 f_нч.2=1/2**_нч.2 (37)

Спад коэффициента усиления каскада в области верхних частот связан с частотными свойствами транзистора и реактивной компонентой нагрузки (С8 и С9). Частотные характеристики транзистора можно оценить с помощью постоянной времени входной цепи в области верхних частот _вх.вч, которая равна:

_вх.вч =_в*(r_б+r_э)/[r_б+r_э*(В+1)] (38)

где _в =1/2**f_h21, f_h21 – предельная частота усиления транзистора в схеме ОЭ (справочный параметр).

Емкостной характер нагрузки оценивают постоянной времени выходной цепи _вых.вч, которую определяют как:

_вых.вч =С_н*R_кн (39)

Проведение эксперимента для двух емкостей нагрузки (С_н.1 =С8 или С_н.2 =С8+С9) соответствует двум значениям постоянной времени выходной цепи _{вых.вч.1}(С8) или _{вых.вч.2}(С8+С9). Общая постоянная времени каскада в области верхних частот рассчитывается как:

_вч.1=_вх.вч+_{вых.вч.1}(С8) или _вч.2=_вх.вч+_{вых.вч.2}(С8+С9) (40)

Каждой постоянной времени каскада в области верхних частот соответствует своя верхняя граничная частота:

f_вч.1(С8)=1/2**_вч.1 f_вч.2(С8+С9)=1/2**_вч.2 (41)

АЧХ усилительного каскада через постоянные времена или граничные частоты представляется функцией:

K_u(f)=K_u(СЧ)/[1+(2**f*_вч-1/2**f*_нч)^2]^(1/2) (42)

K_u(f)=K_u(CЧ)/[1+(f/f_вч-f_нч/f)^2]^(1/2) (43)

где K_u(CЧ) – коэффициент усиления каскада в области средних частот, f – текущая частота. На рис. 5. представлены АЧХ усилительного каскада для двух разделительных конденсаторов С_р.вых. в выходной цепи и двух емкостей нагрузки С_н.

Рис. 5. АЧХ усилительного каскада (С_р.вых1 > С_р.вых2, С_{н. 2.} > С_{н. 1.}).

Экспериментальное измерение амплитудных характеристик усилительного каскада по схеме ОЭ :

А) с нагрузкой R_н=R_вх.осц. (R_вх.осц – входное сопротивление осциллографа),

Б) с нагрузкой R_н =R7,

В) с нагрузкой R_н =R7 и при введении в каскад ООС на резисторе R5.

Под амплитудной характеристикой усилителя принята зависимость амплитуды первой гармоники выходного напряжения от амплитуды гармонического напряжения на входе с частотой F, соответствующей области средних частот полосы усиления. Поэтому на измерительном генераторе Г3 – 112 установим режим генерации гармонических сигналов с частотой F=1000 Гц. Напряжение на выходе генератора Г3 – 112 может меняться дискретно и плавно с помощью выходного аттенюатора. В данной работе измеряется входное и выходное напряжения усилительного каскада двухканальным осциллографом, с помощью которого невозможно провести спектральный анализ выходного напряжения. Поэтому при измерении АХ вместо амплитуды входного и амплитуды первой гармоники выходного напряжений измеряются полные их размахи U_рр. Под размахом U_рр принимают величину, равную разнице между максимальным U_макс. и минимальным U_мин. значениями напряжений (для гармонического сигнала U_рр =2*U_m).

А) С помощью коаксиального кабеля «Y-вход» осциллографа подсоединим к клеммам 5 – 14 макета. Наблюдая по осциллографу за формой выходного напряжения, первоначально подберем максимальный уровень входного сигнала, при котором появляется отсечка «снизу» или «сверху» амплитуды выходного напряжения. Оценим по осциллограммам соответствующие величины максимальных размахов напряжений на входе (U._рр.вх.)_макс. и выходе(U_рр.вых.)_макс., их значения занесите в протокол испытаний. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного сигналов с наступившей отсечкой амплитуды выходного напряжения.

(U_рр.вх.)_макс. = 0.4 В

(U_рр.вых.)_макс. = 8.6 В

Б) Для измерения АХ усилительного каскада с нагрузкой R_н=2кОм на лабораторном макете замкнем клеммы 5 – 11, а выходное напряжение измерим осциллографом на клеммах 12 – 14. Повторим измерения, как и с нагрузкой R_н=1 МОм.

(U_рр.вх.)_макс. = 0.4 В

(U_рр.вых.)_макс. = 7.0 В

В) Для измерения АХ усилительного каскада с нагрузкой R_н=2кОм и местной ООС в макете разомкнем клеммы (7-10) и замкнем клеммы (8-10). По вышеописанной методике повторим измерения АХ.

(U_рр.вх.)_макс. = 0.9 В

(U_рр.вых.)_макс. = 6.2 В

Таблицы экспериментальных данных.

Рис. 6. Экспериментальные амплитудные характеристики усилительного каскада по схеме ОЭ.

Определение коэффициентов усиления по напряжению и диапазонов входных напряжений, при которых не наблюдается отсечки амплитуды выходного напряжения:

А) K_u^А = U_m.вых^А / U_m.вх^А = 5.8 / 0.1 = 58

U_m.вх^А = 0…200 мВ

Б) K_u^Б = U_m.вых^Б / U_m.вх^Б = 4.0 / 0.1 = 40

U_m.вх^Б = 0…200 мВ

В) K_u^В = U_m.вых^В / U_m.вх^В = 4.5 / 0.5 = 9

U_m.вх^В = 0…500 мВ

Измерение амплитудно-частотных характеристик усилительного каскада по схеме ОЭ при следующих параметрах схемы:

А) с разделительным конденсатором С_р.вых.1=С5=0.01 мкФ и конденсатором нагрузки С_н1=С8=750 пФ;

Б) с разделительным конденсатором С_р.вых.2=С4=1 мкФ и конденсатором нагрузки С_н1= С8=750 пФ;

В) с разделительным конденсатором С_р.вых.2=С4=1 мкФ и конденсатором нагрузки С_н.2=С8+С9 (С9=0.01 мкФ ).

Под амплитудно-частотной характеристикой усилительного каскада принимается зависимость коэффициента усиления от частоты входного сигнала в режиме линейного усиления. Для экспериментального ее измерения следует провести серию измерения выходного напряжения на различных частотах входного напряжения при условии постоянства его уровня. Перед началом проведения измерений в усилительном каскаде устраним местную ООС. Для этого разомыкаем клеммы 8 – 10 и замкнуть клеммы 7 – 10. Выходное напряжение измерительного генератора установим такой величины, чтобы усилительный каскад работал в линейном режиме (без искажения выходного напряжения). Изменяя частоту входного напряжения усилительного каскада и поддерживая его постоянный уровень, измеряем напряжение на выходе исследуемого усилительного каскада. Отношение выходного напряжения к входному определяет коэффициент усиления.

Диапазон изменения частот выбирается из условия, что на крайних частотах в области нижних и верхних частот выходное напряжение уменьшается более, чем в 10 раз, относительно напряжения в области средних частот. Изменения частоты генерации измерительного генератора Г3 - 112 могут быть проведены дискретно (подекадно, т.е. в 10 раз) и плавно (внутри декады) соответствующими ручками управления. Значение частоты определяется по лимбам, расположенным около ручек управления.

В ходе экспериментального измерения АЧХ усилительного каскада выходное напряжение можно измерять на клеммах 12 – 14 макета с помощью двухканального осциллографа, как и при измерении АХ, или высокочастотного вольтметра В3 – 38. Электронный вольтметр В3 – 38 предназначен для измерения высокочастотных гармонических сигналов и измеряет эффективное напряжение (U_эф=0.707*U_m).

На макете замыкают для выполнения:

п. 5.А – клеммы 6 – 11,

п. 5.Б – клеммы 5 – 11,

п. 5.В – клеммы 5 – 11 и клеммы 13 – 15.

Таблицы экспериментальных данных.

U_m.вх = 10 мВ

Граничные частоты: f_н^А = 1.5 кГц; f_в^А = 50 кГц.

Граничные частоты: f_н^Б = 70 Гц; f_в^Б = 85 кГц.

Граничные частоты: f_н^В = 75 Гц; f_в^В = 20 кГц.

Рис. 7. Экспериментальные амплитудно-частотные характеристики усилительного каскада по схеме ОЭ.

Обсуждение полученных результатов:

17

Характеристики

Список файлов лабораторной работы