Бутенко Д.В., Черкасова Г.С. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов (2014) (1186344), страница 6
Текст из файла (страница 6)
15, а). Для наглядности рассмотрим принцип действияэтой цепи в случае, когда искажения вершины выходного импульса в основном определяются выходной цепью каскада RК-CР2-RН, причем RН>> RК. Отрицательному перепадувходного напряжения соответствует положительный перепад тока коллектора. Тогда,как следует из эквивалентной схемы выходной цепи скорректированного каскада (рис.15, б), напряжение на коллекторе транзистора UК вследствие заряда CФ плавно нарастает. При выполнении условия m=RФCФ/RНCР2=1 это нарастание компенсирует убываниеОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова.
Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов29выходного напряжения, вызванное зарядом CР2, поэтому спад вершины выходного импульса будет минимальным (рис. 15, в). При m<1 компенсация будет неполной, т. е.выходной импульс будет иметь спад вершины, но меньший, чем до введения коррекции. При m>1 имеет место перекомпенсация или перекоррекция, вследствие чего вместо спада вершины наблюдается подъем вершины импульса.
Отметим, что при этом наАЧХ каскада появляется подъем в области НЧ.Рис. 15. Каскад с ОЭ с НЧ-коррекцией цепью RФ-CФ: принципиальная схема (а), эквивалентная схема выходной цепи (б), переходная характеристика в «области больших времен» при различных значениях m (в).Для уменьшения tф используется ВЧ-коррекция, например эмиттерная коррекция частотно-зависимой ООС (см. лабораторную работу № 1, рис.10, б).Рис. 16. Переходная характеристика каскада с ВЧ-коррекцией частотно-зависимой ООСв «области малых времен» при различных значениях СЭКОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова.
Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов30В момент подачи на вход каскада перепада напряжения ток заряда конденсатораCЭК максимален и по мере заряда CЭК снижается. Общее сопротивление цепи RЭК-CЭК вначальный момент близко к нулю и в ходе заряда CЭК плавно увеличивается, что приводит к увеличению глубины ООС на этапе формирования фронта выходного импульса. Таким образом, в начальный момент коэффициент усиления максимален и уменьшается в ходе заряда CЭК.
Поэтому нарастание выходного напряжения дополнительноускоряется, т. е. происходит уменьшение tФ. Если плавно увеличивать CЭК, то tФ будетплавно уменьшаться, однако при превышении CЭК некоторого критического значенияна вершине выходного импульса появляется выброс γ, что нежелательно. Отметим, чтопри многократном увеличении емкости CЭК, когда время ее заряда существенно превысит время установления выходного напряжения, ООС в области малых времен перестанет проявляться и коррекции фронта не будет.Описание лабораторной установкиДанная работа выполняется на макете, используемом в лабораторной работе № 1(рис.
11). Цепи коррекции усилителя рассчитаны для ёмкости разделительного конденсатора СР1 и ёмкости нагрузки СН1. При замыкании гнёзд 3-4 параллельно конденсатору СФ включается конденсатор большой ёмкости и цепочка СФ-RФ не корректируетспад вершины импульса на выходе усилителя.Напряжение питания подаётся на усилитель от источника питания ИПС-1(«Марс») и контролируется при помощи вольтметра источника.При исследовании импульсных свойств усилителя прямоугольный импульс отрицательной полярности подаётся на вход усилителя с выхода генератора импульсовГ5-63, при этом должны быть включены делители выходного напряжения 1:10 и 1:100(соответствующие тумблеры в левом положении).
Для удобства в проведении измерений осциллограф должен работать в режиме внешней синхронизации. Для этого навход "X" осциллографа необходимо подать импульсы синхронизации с выхода синхроимпульсов генератора Г5-63. Импульс на вход усилителя подаётся с задержкой относительно импульса синхронизации. Подбирая задержку в ходе эксперимента припомощи лимба и переключателя "ВРЕМЕННОЙ СДВИГ" генератора, можно добитьсяна экране осциллографа устойчивого изображения как выходного импульса в целом,так и его переднего фронта.
В последнем случае может оказаться полезным дополнительной растяжки осциллограммы по времени. Измерения параметров выходного импульса необходимо выполнять в соответствии с рис. 17.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов31Задание и порядок выполнения работы1. Снятие временных характеристик1.1.
Зарисовать схему эксперимента для снятия осциллограмм импульсов навыходе усилителя с указанием измерительных приборов и мест их подключения.1.2. Собрать схему эксперимента для УНЧ с параметрами, указанными в п. 1таблицы 2.1.Таблица 2.1.№опытаПараметрысхемыПолученные результатыtф1Ср =Ср1 (замкнуть 6-11), Сн1 =С8,НЧ-коррекции нет (замкнуть 3-4),ВЧ- коррекции нет, ООС нет(замкнуть 7-10).2Ср =Ср1, Сн1=С8, НЧ-коррекциинет. Ввести ООС (разомкнуть 710, (замкнуть 8-10).3Схема из опыта 1 с увеличеннойразделительной ёмкостью: Ср=Ср2 (разомкнуть 6-11, (замкнуть5-11).4В схеме п. 3 увеличить ёмкостьнагрузки: Сн=Сн1+Сн2 (замкнуть13-15)5Вернуться к схеме из опыта 1,ввести НЧ- коррекцию(разомкнуть 3-4)6Вернуться к схеме из опыта 1, отключить НЧ- коррекцию (замкнуть 3-4) и ввести ВЧ- коррекцию (замкнуть 7-9 и 8-10).dсfнfвКо входу УНЧ (гнёзда 1-2) подключить генератор импульсов Г5-63 и канал Аосциллографа АСК-1022; выход УНЧ подключить к каналу В осциллографа.
Включитьисточник питания ИПС-1 («Марс») и установить его выходное напряжение равным -15ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов32В. Включить генератор импульсов и подать на вход УНЧ импульс отрицательной полярности длительностью 100 мкс и амплитудой 10 мВ. Зарисовать осциллограмму выходного импульса; масштаб по вертикали и горизонтали выбрать так, чтобы импульсзанимал не менее половины площади экрана.
По осциллограмме выходного импульсаизмерить его амплитуду Um вых, время фронта tф и абсолютную величину спада вершины с (рис. 2). Вычислить относительный спад вершины δ с= с/ Um вых. Значения tф и δ сзанести в п. 1 таблицы 2.1.Рис. 17. Определение параметров выходного импульсаДля повышения точности измерений tф следует использовать вспомогательнуюразметку на экране осциллографа (уровни 0, 10, 90 и 100%). Для этого, перемещая изображение импульса по вертикали и плавно меняя масштаб по вертикали (вращая регулятор «Var», соосный с переключателем В/дел.), добиться того, чтобы нижний уровеньвыходного сигнала находился на линии 0 %, а его вершина – на линии 100 %.
Послеэтого измерение tф можно выполнять по уровням 10 – 90 % на экране осциллографа.Кроме того, для повышения точности измерений tф можно использовать режим дополнительной растяжки осциллограммы по времени (выдвинутая ручка перемещения осциллограммы по горизонтали <POZITION>), в этом режиме цена деления по времениуменьшается в 10 раз.ВНИМАНИЕ! Измерение напряжения по осциллографу (в данной работеизмерения Um вых и с) могут проводиться только при крайнем правом положениирегулятора «Var». При вращении регулятора «Var» влево цена деления по вертикалибудет отличаться от определяемой переключателем В/дел., тем самым будет вноситьсязначительная погрешность.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова.
Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов331.3. Аналогично п. 2.2 провести измерение tф и δс для вариантов 2 – 6, указанныхв таблице 2.1, зарисовать осциллограммы выходных импульсов в одинаковом масштабе, выбранном при выполнении п. 2.2.2. Определение полосы рабочих частот УНЧ2.1. Зарисовать схему эксперимента для определения полосы рабочих частотУНЧ с указанием измерительных приборов.2.2. Собрать схему эксперимента для УНЧ с параметрами, указанными в п. 1таблицы 2.1.
Ко входу УНЧ (гнёзда 1-2) вместо генератора импульсов подключить генератор сигналов низкочастотный Г3-112 и канал А осциллографа АСК-1022; выходУНЧ подключить к милливольтметру В3-38А. Установить амплитуду входного сигналаУНЧ 10 мВ (измерение проводить по каналу А осциллографа), частоту 3 кГц. Изменяячастоту в пределах 1 – 10 кГц, по показаниям вольтметра определить частоту fм, на которой уровень выходного сигнала будет максимальным. Предел измерений вольтметраВ3-38А выбрать таким, чтобы стрелка вольтметра находилась в правой половине шкалы. Измерить максимальный уровень выходного сигнала в децибелах (дБ) по нижнейшкале вольтметра с учетом предела измерения.
Далее, уменьшая частоту входного сигнала, найти нижнюю граничную частоту fн УНЧ, на которой уровень выходного сигнала уменьшится на 3 дБ относительно максимального. Вновь установить частоту входного сигнала fм; увеличивая частоту входного сигнала, найти верхнюю граничную частоту fв УНЧ, на которой уровень выходного сигнала уменьшится на 3 дБ относительномаксимального. Значения fн и fв занести в таблицу 2.1.При изменении частоты нужно поддерживать постоянным напряжение входногосигнала, контролируя его по каналу А осциллографа.2.3. Аналогично п.
3.2 провести измерение fн и fв для вариантов 2 – 6, указанныхв таблице 2.1.Обработка экспериментальных данныхДля вариантов 1-6 по измеренным tф и δс определить постоянные времени в области больших и малых времён и рассчитать соответствующие fн и fв. Сравнить с измеренными значениями fн и fв.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов34Выполнение отчетаОтчет по лабораторной работе должен содержать:1) название и цель работы;2) схемы проведения измерений с указанием типов измерительных приборов;3) таблица с результатами измерений;4) осциллограммы выходных импульсов для всех вариантов;5) результаты обработки экспериментальных данных;6) выводы по результатам работы.Вопросы для самоконтроля и подготовки к защите1.
Что такое переходная характеристика усилителя? Нарисовать переходную характеристику усилителя в области больших и малых времен.2. Объяснить связь переходной характеристики усилителя в области больших ималых времен с искажениями фронта и вершины импульса на выходе усилителя.3. Объяснить связь переходной характеристики усилителя в области малых времен с АЧХ в области верхних частот и связь переходной характеристики усилителя вобласти больших времен с АЧХ в области нижних частот.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
