В.В. Дуркин - Схемотехника аналоговых электронных устройств - Методические указания к лабораторным работам (1267371), страница 3
Текст из файла (страница 3)
произойдет расширение полосыпропускания в сторону нижних частот.uбэ(t)U1U1RВХRВХ + h21 RЭ1432tРис. 1.9. Семейство ПХ резисторного каскадав области больших времён при:1 – СЭ = ∞; 2 – СЭ = 0; 3 – СЭ = 10 мкФ; 4 – СЭ = 150 мкФНа рис. 1.9 приведены ПХ каскада в области больших временв предположении, что СР = ∞. При СЭ = ∞ и СЭ = 0 ПХ – идеальны. Прямая 2 проходит ниже, т.к. в этом случае18RВХ.
При СЭ=10 мкФ и скачкообразном изменеRВХ + h21RЭнии напряжения u1(t) напряжение на емкости не может измениться скачком и uбэ = U1 . По мере заряда емкости СЭ напряжениеuбэ (t ) = U1 − uС (t ) будет уменьшаться, стремясь к прямой 2. Приuбэ = U1эСЭ = 150 мкФ скорость заряда ёмкости СЭ уменьшится (кривая4), а значит уменьшится скорость спадания напряжения uбэ(t)(уменьшится спад плоской вершины).При отключении конденсатора в цепи эмиттера (положение 1переключателя S2 на рис.
1.1) происходит улучшение формыАЧХ по двум причинам. Во-первых, из схемы исключается элемент, сопротивление которого зависит от частоты. Во-вторых, всхеме возникает частотно-независимая ООС, которая стремитсяподдержать коэффициент передачи каскада K(f) постоянным. Этоприводит к расширениюK(f)полосыпропусканияусилителя, как в сторонуСЭ ≠ 0нижних, так и верхнихчастот, за счет уменьшения усиления на среднихчастотах (рис.
1.10). ТакCЭ = 0как возникшая ООС явfРис. 1.10. АЧХ резисторного каскадаляетсяпоследовательной, то она приводит к без ОС (СЭ ≠ 0) и при её наличии (СЭ = 0)увеличениювходногосопротивления каскада, что во многих случаях является положительным фактором. Экспериментально входное сопротивлениекаскада (Rвх) с ОС и без неё можно определить из выражения:Rвх ,(1.3)K =KER +Rcвхгде Rc – сопротивление источника сигнала, KЕ, К – сквозной коэффициент передачи каскада и коэффициент передачи по напряжению.191.3.
Порядок выполнения работыИсследование каскада в частотной области1. Собрать исходную схему каскада из элементов R6 (S1 в положении 2), R9 (S5 в положении 2), C7 (S4 в положении 2) С2 (S2в положении 3), емкость нагрузки С4 отключить (S3 в положении2).2. Подать на вход каскада (клемма X1) гармонический сигналс частотой 1 кГц. Установить уровень входного сигнала, при котором обеспечивается линейный режим работы каскада (методика описана в приложении 1).3. Принимая R1 за внутреннее сопротивление источника сигнала, измерить коэффициент передачи по напряжению (1.1) исквозной (1.2) коэффициент передачи каскада. Используя полученные значения и выражение (1.3), рассчитать входное сопротивление каскада.4.
Отключить конденсатор в цепи эмиттера (S2 в положении 1)и повторить измерения п. 3. Результаты расчетов входного сопротивления каскада свести в таблицу (табл. 1.1) и предъявить преподавателю.Т абл и ца 1.1.параметремкость СэСэ = 150 мкФСэ = 0KKERвх, Ом5.
Вернуться к исходной схеме (см. п. 1) и снять АЧХ каскада(методика измерения и построения АХЧ приведена в приложении1). Рекомендуемые частоты (Гц):10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000,2000, 5000, 10⋅103, 20⋅103, 50⋅103, 100⋅103. Используя логарифми20ческий масштаб по оси частот, построить снятую АЧХ в линейном и логарифмическом масштабах по оси коэффициента передачи.
По построенным АЧХ определить частоты среза и уровеньчастотных искажений на частотах 50 Гц и 100 кГц.6. Изменить сопротивление коллекторной нагрузки с R6 = 1.8кОм на R5 = 620 Ом (переключатель S1 в положении 1) и измерить частоты среза без снятия АЧХ (см. приложение 1).7. Вернуться к исходной схеме (п.
1), подключить конденсаторC4, имитирующий емкость нагрузки (переключатель S3 в положении 1), и провести измерение частот среза.8. Отключить емкость нагрузки С4, изменить емкость разделительного конденсатора с С7 = 10 мкФ на С6 = 0.25 мкФ (переключатель S4 в положении 1) и измерить частоты среза.9.
Сравнить измеренные в п. 5…8 частоты среза между собой.Исследование каскада во временной области10. Подать на вход исходной схемы (п. 1) каскада последовательность прямоугольных импульсов той же амплитуды, что игармонический сигнал в первой части работы. Измерить на выходе переходные искажения (время установления tу и спад плоскойвершины импульса Δ). Целесообразно проводить измерения одного параметра (tу или Δ) сразу для всех модификаций схемы (п.11-13). Методика измерения переходных искажений изложена вприложении 2.11.
Изменить сопротивление коллекторной нагрузки с R6 наR5 (переключатель S1 в положении 1) и повторить измерение переходных искажений.2112. Вернуться к исходной схеме (п. 1), подключить емкостьнагрузки C4 (переключатель S3 в положении 1) и измерить переходные искажения.13. Отключить емкость нагрузки С4, изменить емкость разделительного конденсатора с С7 на С6 (переключатель S4 в положении 1) и измерить переходные искажения.14. По результатам измерений заполнить таблицу (табл. 1.2) ипредъявить её преподавателю.Таблица 1.2.Эл. схемыПараметрfн, Гцfв, кГцtу, мксΔ, %Исх.схемаR5C4C615. Сделать выводы по работе, включающие в себя:- объяснение влияния элементов усилительного каскада наформы АЧХ и переходной характеристики;- способы расширения полосы пропускания каскада и уменьшения переходных искажений на основании полученных результатов;- объяснения связей между частотными и переходными искажениями.1.4.
Контрольные вопросы1. Какие коэффициенты передачи вы знаете?2. При каких условиях сквозной коэффициент передачи Keбудет равен коэффициенту K?3. Что характеризует и от чего зависит входное сопротивление резисторного каскада?224. Что называется амплитудно-частотной и фазочастотнойхарактеристикой?5. Как можно снять АЧХ и ФЧХ усилителя?6. При каком уровне сигнала должны сниматься АЧХ иФЧХ?7. Что такое переходная характеристика и как можно её оценить?8.
Назовите виды линейных искажений, причины их возникновения и способы оценки.9. Как связаны между собой АЧХ и переходная характеристика?10. Как изменится форма выходного импульса при расширении полосы пропускания каскада в сторону верхних (нижних)частот?11. Как влияет емкость разделительных конденсаторов на характеристики каскада?12. Как влияет емкость и сопротивление нагрузки на АЧХ иПХ резисторного каскада?13.
Для чего нужен конденсатор в цепи эмиттера и как его емкость влияет на параметры каскада?14. Нарисуйте АЧХ и ПХ резисторного каскада.15. Назовите назначение элементов схемы исследованного вработе резисторного каскада.23ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГОУСИЛИТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКАЦель работы: изучить принцип действия дифференциальногоусилителя (ДУ), определить реакции ДУ на дифференциальные исинфазные сигналы, приобрести навыки измерения параметровДУ на переменном и постоянном токе.2.1.
Описание схемы лабораторной установкиИсследуемая схема ДУ и все необходимые для выполненияработы дополнительные элементы находятся в блоке №2 лабораторного стенда (рис. 2.1). Он содержит следующие узлы:1. Согласованную пару транзисторов VT1 и VT2 c коллекторными нагрузками R11 и R15, образующую исследуемый дифференциальный каскад.2. Генератор стабильного тока (ГСТ) для питания дифференциального каскада (элементы VT3, R12-R14, R18, VD1 и SA3). Переключатель SA3 позволяет изменять величину тока, формируемого ГСТ (доступны два значения тока Iгст1 и Iгст2).3.
Резисторы R1-R5, образующие мост для формирования регулируемого постоянного синфазного напряжения. Установленное резистором R1 значение синфазного напряжения можно проконтролировать вольтметром постоянного тока на гнезде X2.4. Мост для формирования регулируемого постоянного дифференциального напряжения (резисторы R6-R10). Установленноерезистором R10 значение дифференциального напряжения можнопроконтролировать на гнезде X1.5.
Переключатель SA1 управляющий подачей сигнала на входДУ. В верхнем положении переключателя на один вход ДУ подается сигнал с гнезда X1, а второй вход подключается к общемупроводу. Таким образом, реализуется подача дифференциальногосигнала.2425R1X2 10к“дифф.”X3“синф.”входX1“синф.”R311кR52.7кR42.7кR211кR10680R912к“дифф.”SA1“синф.”“дифф.”R12VD1VD3КС139АR14R13VT3VT1R18VT2R1710кR19510R152.4кIГСТ2IГСТ1“выкл.”“асимм.”R211.2кSA3SA2R16510 R201.2кРис.
2.1. Вид лицевой панели блока №2«Дифференциальный усилитель постоянного тока»R7270R6270R812кR112.4кVD2КС139А-12 ВHL2АЛ102HL1АЛ102+12 ВX4X5выходВ нижнем положении переключателя SA1 на оба входа ДУ подаются одинаковые сигналы с гнезда X2, чем реализуется подачасинфазного сигнала.6. Резистор R17 и переключатель SA2 образующий цепь, нарушающую симметрию схемы ДУ, за счет уменьшения сопротивления коллекторной нагрузки транзистора VT2.7. При исследовании ДУ на постоянном токе для измерениянапряжений используется универсальный вольтметр M830-B (см.приложение 3). При исследовании ДУ на переменном токе в качестве источника сигнала применяется генератор Г3-112 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
