Порядок выполнения работы




1. Собрать схему, изображенную на рисунке 3

Рис. 3

2. Снять осциллограмму UВЫХ.

Измерить значения величин UBbIX, Ub Tm, Тп, Тох, F при R2 = 500 Ом, 1 кОм, 1.5 кОм и 2кОм

3. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

R2, кОм UBЫХ, В UВЫХ TПХ ТП ТОХ ТОБЩ F, Гц
0,5              
               
1,5         ,    
               

4. Изменить емкость на конденсаторе С1 до 2 мкФ. Повторить пункты 2 и 3

5. Построить временные диаграммы в реальном масштабе для результатов измерений п. 3 и п. 4.

 

Контрольные вопросы

1. Основные элементы схемы генератора линейно-изменяющегося во времени.

2. В чем состоит преимущество схем с операционными усилителями?

3. Где могут находить применение генераторы данного типа?

4. Какая часть сигнала на временной диаграмме, рис. 3, является рабочей и почему?

5. От чего зависит период следования сигналов Т в схеме ГЛИН?


 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Исследование каскада предварительного усилителя низкой частоты

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомление с принципом действия и работой каскада предварительного усиления НУ. Снять амплитудную и частотную характеристики усилителя.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА:

1. Цель работы

2. Описание экспериментов

3. Выполненные задания

4. Ответы на контрольные вопросы

5. Вывод

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Каскады предварительного усиления предназначены для усиления напряжения или тока источника сигнала (источник сигнала может быть генератором напряжения или тока). В результате такого усиления значение напряжения или тока источника сигнала получается достаточным для нормальной работы оконечного (выходного) каскада. Основные требования к каскадам предварительного усиления: максимальный коэффициент усиления; минимальные частотные, фазовые и переходные искажения. Основные условия работы каскадов предварительного усиления определяются тем, что амплитуды входных сигналов малы. Поэтому каскад предварительного усиления работает в пределах линейного участка входной характеристики и характеристики управления усилительного элемента (режим А).

Анализ каскадов предварительного усиления можно проводить, используя физические эквивалентные схемы усилительных элементов. Достоинством такой эквивалентной схемы является то, что она наглядно отражает физические свойства усилительного элемента, позволяет проанализировать характеристики и параметры усилительного каскада (частотную характеристику, входное и выходное сопротивление, усиление тока и напряжения). Схемы каскадов предварительного усиления выполняются как на дискретных элементах, так и на интегральных микросхемах. Транзистор в них чаще включается по схеме с общим эмиттером (ОЭ) или общим истоком (ОИ), так как при этом достигается наибольшее усиление. Однако на боле высоких частотах (в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн) нашли широкое применение, например, каскад с общей базой (ОБ). Каскады предварительного усиления должны иметь малые габаритные размеры и массу, простую схему, обеспечивать равномерное усиление в широком диапазоне частот при минимальных искажениях. Таким требованиям удовлетворяет резисторный каскад.

Электрическая схема резистивного усилителя приведена на рисунке 1. На входе каскада действуют уси­ливаемые переменные ток iвх и напряжение uвх, поступающие от источника сигнала, а на выходе – усиленные переменные ток iн и напряжение uвых (здесь и далее аргумент t у функций токов и напряжений для упрощения опущен).

 


 

Рисунок 4.21 – Схема усилительного каскада с ОЭ

В этой схеме усилительного каскада конденсаторы С1 и С2 – разделительные. Конденсатор С1 препятствует протеканию постоянного тока от ис­точника питания Ек в цепь источника входного сигнала, что не позволяет шунтировать входную цепь усилительного каскада цепью источника сигнала по постоянному току. Конденсатор С2 обеспечивает выделение из коллекторного тока переменной составляющей, поступающей на резистор нагрузки Rн (в качестве сопротивления нагрузки, как правило, выступает входное сопротивление следующего каскада) и не пропускает постоянную составляющую тока источника питания Ек на базу транзистора следующего каскада. Резисторы базового делителя напряжения R1, R2 задают режим покоя транзистора, при котором в нем протекают только постоянные токи покоя базы Iбп, коллектора Iкп и эмиттера Iэп, а на его базе, коллекторе и эмиттере соответственно действуют постоян­ные напряжения (потенциалы) покоя Uбп, и Uэп. Резистор Rэ составляет цепь последовательной отрицательной обрат­ной связи (ООС) по току, предназначенной для стабилизации режима покоя транзи­стора при изменении его температуры (для термостабилизации).

Важное значение для усилителя имеет амплитудная характеристика, отражающая зависимость амплитуды (действующего значения) выходного напряжения от амплитуды (действующего значения) входного (рисунок 2). У идеального усилителя амплитудная характеристика – прямая линия, проходящая через начало координат. Угол ее наклона пропорционален коэффици­енту усиления усилителя Кu. У реального усилителя она имеет изгиб и пере­секает ось ординат в точке Uвых=Uш, определяющейся напряжением собст­венных шумов усилителя. Участок Uвх < Uвх макс характеризует появле­ние искажений формы выходного напряжения.

Рисунок 2 – Амплитудная характеристика усилителя

Таким образом, без искажений усиливаются сигналы с действующим значением напряжения не выше Uвх макс и не ниже Uвх мин, отношение которых представля­ет динамический диапазон (дБ) входного сигнала.

D,дБ = 20lg(Uвх макс /Uвх мин). (4.1)

Динамический диапазон усилителя определяется из выражения

D,дБ = 20lg(Uвых макс /Uвых мин). (4.2)

 

С учетом емкости Со и С2 при постоянной амплитуде напряжения на входе напряжение на выходе Uвых зависит от частоты входного напряжения, т.е. коэффициент усиления каскада зависит от частоты. Эта графически выраженная зависимость коэффициента усиления каскада от частоты входного сигнала и есть амплитудно-частотная характеристика. При уменьшении частоты сигнала сопротивление конденсатора С2 увеличивается, падение напряжения на нем возрастает. В результате напряжение на выходе Uвых уменьшается. Поэтому с понижением частоты коэффициент усиления каскада уменьшается. На высоких частотах проявляется шунтирующее действие емкости Со. С повышением частоты входного сигнала сопротивление емкости Со уменьшается, а следовательно, и падение напряжения сигнала на нагрузке уменьшается. Поэтому с повышением частоты коэффициент усиления каскада уменьшается. В области средних частот потери напряжения на конденсаторе С2 невелики. Для того, чтобы коэффициент усиления резисторного каскада в рабочем диапазоне частот оставался постоянным, емкость разделительного конденсатора С2 выбирают по возможности большей, а паразитную емкость С0 стремятся уменьшить. Амплитудно–частотная характеристика резисторного каскада приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Амплитудно–частотная характеристика резистивного каскада



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-23 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: