Лабораторная работа № 6
Цель работы: Изучить работу дифференциального усилительного каскада на транзисторах; снять и проанализировать амплитудно - частотную характеристику (АЧХ) дифференциального усилителя.
Оборудование и аппаратура:
1. Лабораторный макет № 6.
2. Транзисторы Ql и Q2 – ВD 179 (аналог КТ817).
3. РV1 - вольтметр постоянного тока 30В.
4. Источник питания. Ul =15В - величина источника.
5. Генератор сигналов звуковой частоты учебный. U2 = 0,1 В - амплитуда генератора, f = 1кГц – частота генератора.
6. Осциллограф.
Методические указания:
Главное достоинство схемы дифференциального усилителя (рисунок 6. 1.)— уменьшение дрейфа нуля на один - два порядка. Это определяется тем, что транзисторы и резисторы имеют очень близкие параметры, так как сделаны во время выполнения одного и того же технического процесса при изготовлении интегральных схем, при одинаковом изменении токов через транзисторы при изменении температуры потенциалы точки XNl и XN2 изменяются одинаковым образом и вычитаются. Поэтому выходной сигнал практически не зависит от изменения температуры. Вход II называется неинвертирующим, так как увеличение сигнала ∆UВХ2 приводит к увеличению ∆UВЫХ 2 в той же фазе (с тем же знаком). Вход I называется инвертирующим, так как увеличение сигнала ∆UВХ1 приводит к уменьшению напряжения ∆UВЫХ , т. е. сигнал на выходе противоположен полярности сигнала на входе I.
Коэффициенты усиления по обоим входам одинаковы по модулю и противоположны по знаку.
Дифференциальный усилитель работает хорошо, если транзисторы левого и правого плеч имеют близкие параметры, но даже при точном подборе транзисторов и резисторов дифференциальный усилитель на дискретных элементах имеет температурные параметры, значительно худшие, чем дифференциальный усилитель в интегральном исполнении. У последнего транзисторы и резисторы близки по своим температурным параметрам, т. к. изготовлены в результате одних и тех же технологических процессов, кроме того, они находятся настолько близко друг к другу, что при изменении окружающей температуры и разогреве схемы от протекающих токов их температура почти одинакова. Дифференциальные усилители входят в состав многокаскадных операционных усилителей (ОУ) и обязательно включены на входе ОУ. ОУ обладают большим коэффициентом усиления (до нескольких миллионов), широкой полосой пропускания (до 1.00 МГц), высоким входным сопротивлением (до нескольких МОм), низким выходным сопротивлением (сотни Ом и ниже) и малым дрейфом нуля.
Порядок выполнения работы:
1. Собрать схему дифференциального усилительного каскада согласно рисунка 6. 1.
2. Изменяя значения RУПР от 10 кОм до 1 кОм, провести измерение напряжения на контрольных точках XNl и XN2 с помощью РV1 - вольтметра постоянного тока. Полученные результаты занести в таблицу 6. 1.
3. Определить коэффициент усиления усилителя и сделать выводы о влиянии сопротивления нагрузки RУПР на коэффициент усиления.
4. Снять АЧХ усилителя. Для этого произвести анализ схемы по переменному току с помощью осциллографа, задавая диапазон изменения частоты генератора от 1Гц до 1 кГц, измеряя при этом амплитуду выходного напряжения в децибелах. Полученные результаты занести в таблицу 6. 2.
Рисунок 6. 1.
Таблица 6.1.
| R8, кОм | |||||
| U(ХN1), В | |||||
| U(ХN2), В |
Таблица 6. 2.
| Частота f, кГц | 0,01 | 0,05 | 0,10 | 0,50 | 1,0 | 2,0 | 5,0 | 10,0 |
| UВЫХ, мB | ||||||||
| КУС |
5. Построить по результатам измерений АЧХ усилителя и определить по ней диапазон усиливаемых частот и неравномерность АЧХ.
6. Оформить отчет по работе.
Содержание отчета:
1. Тема работы и цель работы.
2. Оснащение.
3. Схема усилителя.
4. Таблицы измерений и вычислений.
5. Графики работы усилителя.
6. Выводы.
Теоретические вопросы для подготовки к лабораторной работе:
1. Назначение усилителей.
2. Принцип работы усилительного каскада.
3. Какие параметры усилителей вы знаете?
4. Что такое АХ и АЧХ усилителя?
5. Какие режимы работы усилительных каскадов вы знаете, и когда они применяются?
6. Назначение каждого элементов исследуемой схемы.
7. Назначение отрицательных обратных связей (ООС) в усилителях.