Основным содержанием экспериментальных исследований является измерение АЧХ каскада при различных вариантах его построения. Исследования ведутся в двух частотных областях: в области низких частот (f < 1 кГц) и в области высоких частот (f >1 кГц).
1. Поставив переключатели S 2 и S 4 в положение 2 с помощью потенциометра E см обеспечить номинальный режим работы транзистора (I э0 = 2.0-6 мА).
ВНИМАНИЕ! При изменении положения переключателя S2 необходимо заново произвести установку эмиттерного тока.
2. В области НЧ (f < 1 кГц) исследовать зависимость от частоты f передаточных свойств разделительной цепи и транзистора в каскаде с ОЭ f (S 1 – 1; S 3 – 1; S 5 – 2; S 6 – 1). Для этого, установив на частоте 10 Гц уровень входного сигнала U g ~ 10-30 мВ и далее не изменяя уровень U, измерить частотные зависимости напряжений UG, U б и U к.
По результатам измерений вычислить значения коэффициентов передачи разделительной цепи K p(f) = U б(f)/ UG и транзистора Kf (f) = U к(f)/ U б(f), а также значения НАЧХ разделительной цепи M p(f) = K p(f)/ K p0 и НАЧХ эквивалентного транзистора Mf (f) = Kf (f)/ Kf 0, где Kp0 и Kf 0 – значения коэффициентов передачи K p(f) и Kf (f) на частоте 1 кГц. Сопоставить полученные результаты с теоретическими, определяемыми соотношениями, приведенными в разделе «Общие сведения» (для этого представить в общих координатных осях графики теоретических и экспериментальных зависимостей).
3. В области низких частот (f <1 кГц) исследовать корректирующее влияние на ход НАЧХ частотно-зависимой нагрузки; для этого при положении 5 переключателя S 3 и установленном ранее уровне входного сигнала измерить частотную зависимость коэффициента передачи каскада K = K p Kf = U к/ UG. По результатам измерений вычислить и представить в виде графика зависимость Mf (f) = K (f)/ K 0, где K 0 – значение коэффициента передачи каскада K (f) на частоте 1 кГц. Сопоставить ход измеренной зависимости с аналогичной, полученной в ходе выполнения исследований П.2.
4. Измерить частотные характеристики и определить значения параметров t и C, задающих ход НАЧХ MB в области верхних частот. Для этого при UG ~ 13 мВ снять в схеме с ОЭ (S 1 – 2; S 2 – 2; S 3 – 4; S 4 – 2; S 5 – 1; S 6 – 2) частотную характеристику коэффициента передачи каскада в диапазоне частот от 1 кГц и выше при двух значениях проводимости нагрузки g 'н1= 1/ R 14+1/ R 18 (S 6 – 2) и g 'н2=1/ R 14 (S 6 – 1).
По данным эксперимента на частоте 18 кГц вычислить M B1 и M B2, т.е. значения M B при g 'н1 и g 'н2. На основании измеренных M B1 и M B2 вычислить значения искомых параметров t и C с помощью системы уравнений:
M B1 = (1+ w2t2)–0,5 (1+ w2 C 2/ g 'н12)–0,5,
M B2 = (1+ w2t2)–0,5 (1+ w2 C 2/ g 'н22)–0,5.
5. Исследовать ход АЧХ и НАЧХ в области верхних частот (1 кГц < f < 18 кГц) при различных вариантах включения транзистора:
˗ ОЭ (S 1 – 2; S 2 – 2; S 3 – 4; S 4 – 2; S 5 – 1; S 6 – 2) (снято в п.4),
˗ ОБ (S 1 – 5; S 2 – 2; S 3 – 4; S 4 – 2; S 5 – 5; S 6 – 2) (U э ~ 0.015 В),
˗ ОК (S 1 – 2; S 2 – 2; S 3 – 3; S 4 – 2; S 5 – 3) (Uб ~ 0.5 В).
Результаты исследований представить в виде графиков M B (f) = K (f)/ K 0(1 кГц), где K = U вых/ UG – коэффициент передачи каскада, U вых – напряжение на выходе усилителя (U к или U э в зависимости от схемы включения транзистора).
6. В схеме с ОЭ провести исследование корректирующих цепей. Для этого в области верхних частот (1 кГц < f < 18 кГц) при UG ~ 13 мВ снять частотные характеристики коэффициента передачи для следующих наборов положений переключателей:
˗ S 1 – 2; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 1; S 6 – 1;
˗ S 1 – 2; S 2 – 2; S 3 – 2; S 4 – 2; S 5 – 1; S 6 – 1;
˗ S 1 – 2; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 2; S 6 – 1;
˗ S 1 – 2; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 4; S 6 – 1.
7. Исследовать частотные искажения, возникающие во входной цепи в области верхних частот. Для этого в диапазоне частот 1 кГц < f < 18 кГц при UG ~ 0,15 В измерить частотную зависимость U б(f) для следующих наборов положений переключателей:
˗ S 1 – 4; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 1; S 6 – 1;
˗ S 1 – 4; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 2; S 6 – 1;
˗ S 1 – 4; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 4; S 6 – 1;
˗ S 1 – 4; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 3; S 6 – 1;
Результаты исследований представить в виде графиков K вх(f) = U б(f)/ UG и M вх = U б(f)/ U б (1 кГц). Сопоставить результаты экспериментальных исследований с теоретическими, определяемыми формулой (2.7).
8. По графикам M (f), полученным в ходе выполнения предыдущих пунктов, определить и сопоставить между собой значения граничных частот f Н0.7 и f В0.7 при различных вариантах построения каскада. На основании сопоставления сделать выводы о влиянии на ход НАЧХ структуры усилительного каскада.
9. Исследовать искажения импульсного сигнала (см. рис. 2.5) и их связь с граничными частотами f Н 0.7 и f В 0.7, для этого в схеме с ОЭ (S 1 – 3; S 2 – 2; S 3 – 1; S 4 – 2; S 5 – 2; S 6 – 1) измерить величину спада вершины выходного импульса D при частоте следования 40-400 Гц. В схемах, исследуемых в П.6 определить длительность фронта импульса tф при частоте следования 4-8 кГц. Сопоставить полученные значения D и tф со значениями, определяемыми соотношением (2.8). Измерения проводятся при действующем значении напряжения UG порядка 10 мВ.
Содержание отчета
˗ таблицы с результатами измерений;
˗ упрощенные эквивалентные схемы всех исследованных вариантов построения каскадов;
˗ графики зависимостей M p(f), Mf (f) и M Н(f), измеренных в П.2 а также вычисленных с помощью соотношений (2.1)-(2.3);
˗ графики зависимости Mf (f), измеренной в ходе выполнения ПП.2 и 3;
˗ вычисления параметров t и C по результатам измерений в П.4;
˗ графики зависимостей M В(f), полученных на основании проведенных в ПП.5 и 6 измерений, а также рассчитанных по формуле (2.6);
˗ графики зависимостей K вх(f) и M вх(f) по П.7;
˗ таблицы по П.8 со значениями f Н0,7 и шВ0,7;
˗ анализ связи fН 0.7 и fВ 0.7 с tф и D;
˗ анализ результатов исследования и выводы.