Реферат: Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов направления 210400 «Радиотехника» г. Чебоксары 2011 г

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова»

(ФГБОУ ВПО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»)


Кафедра радиотехники и радиотехнических систем


СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ

ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ


Методические указания по выполнению лабораторных работ

для студентов направления 210400 «Радиотехника»


г. Чебоксары 2011 г.


Введение


Настоящее методическое указание содержит описания лабораторных работ, выполняемых студентами в процессе изучения дисциплины «Схемотехника аналоговых электронных устройств».

Продолжительность каждого лабораторного занятия – 4 часа. В данный сборник включены пять лабораторных работ по исследованию усилительных схем на биполярных и полевых транзисторах и две работы по исследованию усилителей на интегральных схемах.


^ I. ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СТУДЕНТАМ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


1.1. Подготовка к работе


По конспектам лекций и рекомендованной литературе проработать вопросы, которые относятся к данной лабораторной работе, используя методические указания;

ознакомится с описанием предстоящей работы;

На основе описания установки и работы составить необходимые схемы, продумать назначение отдельных элементов схемы и порядок включения схемы.

Ознакомится с используемой в работе измерительной и другой аппаратурой.

Перед выполнением работы каждый студент предъявляет преподавателю заготовленную форму отчета, а также построенные из теоретических соображений графики тех экспериментальных зависимостей, получить которые требуется в процессе работы.


1.2. Выполнение работ в лаборатории


Лабораторные работы выполняются в часы, предусмотренные расписанием, бригадами в составе не более четырех человек. Выполнению работы предшествует проверка знаний студента. Проверка производится преподавателем в начале занятия. При этом студент показывает преподавателю все материалы, выполненные в процессе подготовки к работе. При удовлетворительном состоянии материалов студент получает конкретные вопросы. При положительных ответах на контрольные вопросы студент допускается к выполнению работы. Если материалы, представленные студентом, или его ответы на контрольные вопросы признаны преподавателем неудовлетворительным, студент к работе не допускается. Студенты, допущенные к работе, выполняют ее в соответствии с описанием. Измеренные величины сводят в таблицы, по которым строятся графики. Экспериментальные данные, не отвечающие теоретическому ходу кривой, должны быть проверены повторно. Работа считается законченной после просмотра и утверждения полученных материалов преподавателем.

По окончании работы студент должен выключить источники питания и приборы и привести рабочее место в порядок.


1.3. Оформление отчета и зачет по работе


Отчеты по всем работам составляются в этот же день в часы, отведенные расписанием. Необходимые графики и характеристики вычерчиваются на заготовленных бланках. При этом экспериментальные точки обводятся кружочками. Каждый график должен иметь порядковый номер и поясняющую подпись. На осях координат должны быть указаны величины и единицы их измерения. Расчет отдельных показателей должен сопровождаться необходимыми пояснениями.

Отчет должен содержать: цель работы, принципиальную схему макета и структурные схемы данного эксперимента в соответствии с заданием; таблицы, графики зависимостей и эпюры напряжений, построенные по результатам эксперимента; подробные выводы.

Выводы являются важной частью отчета, в которых рекомендуется дать физическое истолкование полученных зависимостей, а при отклонении данных эксперимента от расчетных следует объяснить возможные причины.

Отчет представляется преподавателю в тот же день в конце работы. Если выполненная работа удовлетворяет настоящим требованиям, студенту выставляется зачет по данной работе.

Студент, не предъявивший отчет по предыдущей работе, к последующей работе не допускается. На основании зачетов по каждой выполненной работе студент получает итоговый зачет по лабораторному практикуму в целом.


1.4. Бально -рейтинговая система контроля


С целью формирования и развития профессиональных навыков, обучающихся и реализации компетентностного подхода государственные образовательные стандарты нового поколения предусматривают широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой.

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, определяется главной целью (миссией) программы, особенностью контингента обучающихся и содержанием конкретных дисциплин, и в целом в учебном процессе они должны составлять не менее 20% аудиторных занятий.

Информационно -коммуникационные технологии проведения учебных занятий заключаются в использовании сети Интернет, персонального компьютера (ноутбука) и видеопроектора. Внедрение информационно-коммуникационных технологий состоит из следующих этапов:

подготовка лектором электронных версий курса лекций и презентаций к ним;

обеспечение доступа студентов к этим материалам через сеть Интернет размещением на сайте кафедры до начала учебного процесса по данной дисциплине;

самостоятельная подготовка студентов к предстоящей лекции, включая предварительное конспектирование;

изложение лектором материала лекции с помощью персонального компьютера и видеопроектора, что значительно сокращает время проведения лекции;

выступления студентов по темам лекций на семинарских занятиях;

использование балльно- рейтинговой системы оценки знаний студентов.

Контроль над самостоятельной систематической работой студентов проводится с использованием балльно-рейтинговой системы. Балльно-рейтинговая система контроля знаний является элементом системы управления качеством образования, способствующим переходу к кредитной системе. Главное здесь - это накапливание (суммирование) в течение семестра количественных оценок, являющихся результатом учебной деятельности студента по каждому предмету. Рейтинговая система позволяет связать учебную и воспитательную составляющие образовательного процесса, повысить ритмичность работы студентов, соответствие их оценок реальным знаниям. Рейтинговая система оценки качества учебной работы студентов направлена на совершенствование образовательного процесса путем активизации самостоятельной работы, обеспечение планомерной, регулярной учебной работы студентов и текущего контроля успеваемости профессорско-преподавательским составом, повышение гласности и объективности оценки качества работы студентов за учебный семестр и год.

По дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств» каждый студент в течение четвертого и пятого семестров зарабатывает следующие рейтинговые баллы: 1 балл - за прослушивание одной лекции; 1 балл- за участие на каждом семинарском занятии; 2 балла - за своевременное выполнение лабораторной работы; 3-5 баллов (оценка по пятибалльной системе) - за сдачу одного коллоквиума; до 5 баллов (оценка знаний по пятибалльной системе) - за текущую активность на семинарских занятиях; 20, 15, 10 баллов - за своевременную защиту курсового проекта на соответствующие оценки «отлично», «хорошо», «удовлетворительно».

Коллоквиумы проводятся во время лабораторных работ, в результате которых студент отвечает на вопросы соответствующего раздела и получает оценку по пятибалльной системе. Оценка за сдачу коллоквиума нужна, прежде всего, студенту для определения глубины своих знаний и, вполне естественно, эти оценки используются для текущего контроля знаний студентов со стороны кафедры и деканата. По этим баллам определяются результаты аттестации, они учитываются при выставлении окончательной экзаменационной оценки. Это вполне логично, на экзамене студент отвечает на 3-4 вопроса и имеет ограниченное время для собеседования с преподавателем, поэтому может быть элемент случайности. Трудно проверить умение самостоятельно применить полученные знания в практической работе, поэтому учет оценок текущей самостоятельной работы лишь повысит достоверность их. Более того, балльно-рейтинговая система предусматривает проставление зачета и экзамена студентам, которые получают отличные оценки за коллоквиумы в течение семестра. Студенты, не сдавшие коллоквиум, к выполнению лабораторных работ не допускаются.

В четвертом семестре по учебному плану студенты прослушивают 9 лекций, выполняют три лабораторные работы и сдают три коллоквиума. Следовательно, максимальный рейтинговый балл в четвертом семестре, который студент может заработать, 9+6+15+5=35. Студент, набравший за четвертый семестр 31 балл, получает зачет автоматически.

В пятом семестре – 8 лекций, 8- семинарских занятий, 4 лабораторные работы, 4 коллоквиума и защита курсового проекта. Таким образом, максимальный рейтинговый балл за пятый семестр 8+8+8+20+20+5=69. В ходе изучения курса «Схемотехника аналоговых электронных устройств» студенты выступают на семинарских занятиях по теме лекции. Качество выступлений оценивается по пятибалльной системе. Всего за четвертый и пятый семестры каждый студент может заработать 104 балл. Студент, набравший за два семестра 94 балл, получает автоматически оценку «отлично» за экзамен.


^ II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УСИЛИТЕЛЯ


2.1. Амплитудная характеристика


Амплитудная характеристика усилителя (АХ) представляет собой зависимость установившего значения выходного напряжения сигнала от входного.

Используется АХ для определения динамического диапазона усилителя , характеризующего диапазон изменения напряжения сигнала, усиливаемого данным усилителем без помех и искажений.





Рис. 2.1. Амплитудная характеристика


Значение Uвх min определяется уровнем собственных помех усилителя, а Uвх max – напряжением насыщения активного элемента усилителя (рис. 2.1.).

Структурная схема установки для снятия АХ приведена на рис. 2.2.




Рис. 2.2. Структурная схема установки


Снятие АХ производится для сигнала с fc=I кГц. При этом сначала грубо определяется величина Uвх, при котором наступает искажение выходного сигнала.

Затем снимают зависимость , изменяя Uвх от 0 до Uвх max шагом .

Для определения Uвх min участок характеристики Uвх=0 до снимается с более мелким шагом (6-8 точек). Результаты измерений сводят в таблицу.

fc=1 кГц

Таблица 1

Uвх




Uвых





Для предварительных каскадов усиления определяется также напряжение собственных помех Uп , для чего измеряют напряжение при замкнутом входе усилителя (генератор сигналов отключен).


2.2. Амплитудно-частотная характеристика


Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) представляет собой зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала.

АЧХ строится в прямоугольной системе координат в полулографичесом масштабе (по вертикали – линейный, по горизонтали –логарифмический). Для УНЧ АЧХ имеет вид, представленный на рис. 2.3.




Рис. 2.3. Амплитудно-частотная характеристика


По АЧХ оценивают коэффициент частотных искажений , диапазон рабочих частот (полоса пропускания) . Здесь – значения частот, при которых коэффициент усиления снижается до величины 0,707 К0.

К0 – значение коэффициента усиления в области средних частот.

.

Спад АЧХ в области низких частот определяется величиной переходной (разделительной) емкости, а на верхних частотах – величиной паразитной емкости, определяемой межэлектродными емкостями: С0=Свых+Свх+См .

Структурная схема установки при снятии АЧХ не отличается от приведенной на рис. 2.2.

Снятие АЧХ производится в следующем порядке:

на вход усилителя подают сигнал с амплитудой (Uвх), соответствующей середине динамического диапазона усилителя, и в дальнейшем амплитуда Uвх поддерживается неизменной;

изменяя частоту входного сигнала, добиваются максимального значения Uвых , что соответствует средней частоте полосы пропускания;

уменьшают частоту генератора до тех пор, пока Uвых уменьшается до значения 0,707 Uвх max , что соответствует fн ;

аналогично определяют fв , увеличивая частоту генератора до тех пор, пока Uвых уменьшается до величины 0,707 Uвх max ;

найдя таким образом граничные частоты, производят по 5-6 замеров Uвых для частот в окрестностях fн , fв ;

производят 5-6 замеров Uвых в диапазоне средних частот.

По полученным данным рассчитывается коэффициент усиления в каждой точке замера и относительный коэффициент усиления .

Результаты измерения и расчетов сводят в таблицу.

пост Таблица 2

fc, Гц




lg fc




Uвых,




Ki




Yi




По полученным данным строят АЧХ.

При снятии АЧХ широкополосных усилителей обычно определяют лишь fв , при этом значения Uвых и К определяются для заданных заранее значений fc . В этом случае особенно следует уделять внимание поддержанию постоянной амплитуды входного сигнала - Uвх .


^ III. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1


ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ


3.1. Цель работы


Изучить особенности построения схемы усилительного каскада на полевом транзисторе. Исследовать основные свойства резисторного каскада на полевом транзисторе с управляемым р-n переходом и каналом р-типа.

Исследовать влияние параметров схемы на качественные показатели и характеристики усилителя.


3.2. Описание принципиальной схемы макета


Для исследования основных характеристик резистивного усилительного каскада на полевом транзисторе КП 103 используется макет, принципиальная схема которого приведена на рисунке 3.1. Ограничитель (RI, VI, V2, V3) обеспечивает ограничение входного сигнала для защиты полевого транзистора от перегрузки. Резистор R5 в цепи истока является элементом автоматического смещения и позволяет менять положение рабочей точки на проходной характеристики транзистора.

Для изучения влияния значений элементов схемы на характеристику усилителя используются следующие переключения:

переключателем ПI можно изменить величину Rн ;

переключатель П2 позволяет изменить значение емкости разделительного конденсатора;

переключателем П3 меняется значение активной составляющей входной проводимости следующего каскада;

переключатель П4 меняет величину емкости Со, шунтирующую выход усилительного каскада;

конденсатор С2 шунтирует (замыкает) R5 по переменной составляющей выходного тока.




Рис. 3.1. Схема принципиальная УНЧ на полевом транзисторе


3.3. Порядок выполнения работы


3.3.1. Снять экспериментальным путем и построить амплитудные характеристики усилительного каскада для частоты сигнала fс =1000 Гц при двух значениях стоковой нагрузки: R3 = 3,3 кОм; R4 = 10 кОм.

Ось потенциометра R5 при этом должна быть установлена для получения максимальной амплитуды Uвых. Затем, изменив Uвх снять амплитудную характеристику для R3 =3,3 кОм. R4 =10 кОм. Значения остальных элементов схемы должны быть следующими: Со = С6 =4700 пф; Ср = С3 =5 мкф; R7 = 100 кОм. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.1.

По полученным амплитудным характеристикам определить динамический диапазон усилителя при различных значениях сопротивления нагрузки. Проанализировав полученные характеристики и показатели привести подробные выводы.


3.3.2. Снять и построить частотные характеристики усилительного каскада для следующих значений элементов схемы: Rн=R4=10 кОм;

С3=5 мкф; П3 в положении R6, П4 в среднем положении. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

Определить нижнюю и верную граничную частоты, коэффициент усиления на средних частотах К0 и полосу пропускания усилителя на уровне 0,707 К0.


3.4. Контрольные вопросы

Первый коллоквиум

1. Общая структурная схема АЭУ

2. Структурная схема усилителя

3 Функциональная схема усилителя. Входные и выходные данные

4. Коэффициент усиления

5. АЧХ. Количественные показатели АЧХ

6. Фазовая характеристика

7. Амплитудная характеристика. Динамический диапазон усилителя

8. Переходная характеристика

9. Нелинейные искажения

10. Принципы построения усилительного каскада

11. Усилительный каскад на электронной лампе

12. Усилительный каскад на полевом транзисторе

13 Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общей базой

14. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером

15. Развязывающий фильтр

16. Графики напряжений и токов в цепях усилительного каскада на полевом транзисторе

17. Графики напряжений и токов в цепях на pnp-транзисторе

18. Графики напряжений и токов в цепях на npn-транзисторе


^ IV. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2


ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ


4.1. Цель работы


Изучить особенности построения и работу резисторного усилительного каскада на биполярном транзисторе. Исследовать амплитудные и частотные характеристики резисторного усилителя низкой частоты.

Исследовать влияние номинальных значений элементов схемы на характеристики и показатели усилителя.


4.2. Описание принципиальной схемы макета


На рис. 4.1. приведена принципиальная схема исследуемого макета.

Исследуемый каскад собран на транзисторе V1 по резисторной схеме с ООС по току (резистор R6). Для изучения влияния значений элементов схемы на характеристики усилительного каскада в схеме предусмотрены в цепи коллектора переключатель П1, изменяющий номинал сопротивлений нагрузки R5 и R7; изменение разделительной емкости переключатель П2. Переключатель П3 позволяет подключать параллельно паразитной емкости к выходу усилителя дополнительную емкость С4.




Рис. 4.1. Схема принципиальная электрическая


4.3. Порядок выполнения работы


4.3.1. Собрать и проверить схему лабораторной установки в соответствии с блок- схемой (рис. 4.2.)




Рис. 4.2. Блок- схема установки


Убедиться, что усилитель работает (использовать осциллограф).

4.3.2. Снять и построить амплитудные характеристики исследуемого каскада для fс= I кГц при двух значениях коллекторной нагрузки: R5=10 кОм; R7=27 кОм. Остальные элементы должны быть следующими: R3=200 кОм;

Ср= 10 мкФ; П3 в разомкнутом положении. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.1.

По полученным АХ определить динамический диапазон усилителя для двух значений нагрузки.

4.3.3. Снять и построить частотные характеристики усилительного каскада на низких частотах при двух значениях разделительной емкости: С2=10 мкФ, С3= 6800 пФ. Остальные элементы следующие: R3 =200 кОм; R7 = 27 кОм. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

4.3.4. Снять и построить частные характеристики на верхних частотах: при П3 в положении 1 и 2. Остальные элементы следующие: R3= 200 кОм; R7 =27 кОм; последующие каскады отключены. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

4.3.5. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения для двух значений сопротивлений в цепи делителя: R2= 1 М и R3 = 200 кОм. Остальные элементы: R7 = 27 кОм, С2= 6800 пФ, Со=0, П3 в положении 1.


4.4. Контрольные вопросы

Второй коллоквиум

1. Общая структурная схема АЭУ

2. Структурная схема усилителя

3 Функциональная схема усилителя. Входные и выходные данные

4. Коэффициент усиления

5. АЧХ. Количественные показатели АЧХ

6. Фазовая характеристика

7. Амплитудная характеристика. Динамический диапазон усилителя

8. Переходная характеристика

9. Нелинейные искажения

10. Принципы построения усилительного каскада

11. Усилительный каскад на электронной лампе

12. Усилительный каскад на полевом транзисторе

13 Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общей базой

14. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером

15. Развязывающий фильтр

16. Графики напряжений и токов в цепях усилительного каскада на полевом транзисторе

17. Графики напряжений и токов в цепях на pnp-транзисторе

18. Графики напряжений и токов в цепях на npn-транзисторе

19. Режим работы усилительного элемента

20. Подача смещения фиксированным током базы

21. Подача смещения фиксированным напряжением базы

22. Коллекторная стабилизация

23. Эмиттерная стабилизация

24. Температурная стабилизация

25. Комбинированная стабилизация

26. Общие сведения о предварительных каскадах

27. Принципиальная схема предварительного каскада

28. Эквивалентная схема усилительного элемента

29. Полная эквивалентная схема резисторного каскада

30. Методика анализа резисторного каскада

31. Анализ резисторного каскада в области средних частот

32. Анализ резисторного каскада на высоких частотах

33. Анализ резисторного каскада в области нижних частот

^ V. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3


ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО УСИЛИТЕЛЯ С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНДУКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ


5.1. Цель работы.


Изучить построение и работу импульсного усилителя. Изучить влияние индуктивной коррекции на характеристики импульсного усилителя.


5.2. Описание принципиальной схемы макета.


Усилитель (рис.5.1.) собран на транзисторе V1 по схеме с общим эмиттером и эмиттерной стабилизацией рабочей точки. В цепь коллектора включен резистор нагрузки R3 и корректирующая индуктивность L1, которая может быть зашунтирована переключателем П1.

В цепи питания включены диод VD1 в целях предохранения транзистора от перегрузки и фильтрующие конденсаторы С5 и С6.

Исходный режим по постоянному току задается делителем R1, R2 и резистором в цепи эмиттера R4.

Переключатель П2 позволяет подключать к выходным клеммам усиленный или входной сигнал, подаваемый на вход усилителя.

Источниками усиливаемых сигналов является генератор импульсов Г5-54, генератор сигналов низкочастотной Г3-109 и генератор высокочастотных гармонических колебаний Г4-102.


5.3. Порядок выполнения работы


а) Зарисовать и объяснить осциллограммы входного и выходного сигналов с коррекцией и без нее.

При этом от Г5-54 на вход подается импульс напряжения длительностью , амплитудой с частотой следования импульсов

При выполнении этого пункта задания осциллограф переводится в режим внешней синхронизации, для чего используется импульс с выхода генератора “Имп. синхрониз.”

б) Снять и построить частотные характеристики каскада для двух случаев работы каскада при наличии коррекции и без нее.

Входной гармонический сигнал амплитудой снимается с генератора Г3-109 на частотах 4, 8, 10, 20, 40, 80, 100, 200 кГц. При каждом изменении частоты необходимо контроль амплитуды входного сигнала.


Таблица 1

fc, Гц

4

8

10

20

40

80

100

200

lg fc

























Uвых, без кор.

























Ki без кор.

























Yi без кор.

























Uвых, с кор.

























Ki с кор.

























Yi с кор.

























Результат заносится в таблицу, и по ним строится графики амплитудно-частотных характеристик (раздел 2.2.).

в) Вычислить площадь усиления выигрыш за счет коррекции в площади усиления и в полосе пропускания



Рис 5.1. Схема импульсного усилителя с параллельной индуктивной коррекцией на БПТ


5.4. Контрольные вопросы

Третий коллоквиум

1. Переходная характеристика усилителя

2. Требования, предъявляемые к импульсным усилителям

3. Общие сведения и принципы построения импульсных усилителей

4. Анализ импульсного усилителя в области малых времен

5. Время установления (нарастания)

6. Анализ импульсного усилителя в области больших времен

7. Спад плоской вершины

8. Цепи коррекции

9. Индуктивная высокочастотная коррекция

10. Эмиттерная высокочастотная коррекция

11. Низкочастотная коррекция


^ VI. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4


ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХТАКТНОГО БЕСТРАНСФОРМАТОРНОГО ВЫХОДНОГО КАСКАДА


6.1. Цель работы


Изучить построение и работу бестрансформаторного усилителя. Изучить энергетические соотношения в усилителе мощности, работающем в режиме “B”. Уяснить влияние ООС на работу и характеристики усилителя. Оценить влияние режима работы выходных транзисторов на появление искажения выходного сигнала.


6.2. Описание принципиальной схемы макета


Схема, рис.6.1., содержит каскад предварительного усилителя на транзисторе V1, собранный по схеме с ОЭ, и мощный двухтактный выходной каскад на транзисторах V2-V5, причем каждое плечо его представляет составной транзистор.

Транзисторы V2, V4 образуют двойной эмиттерный повторитель, а транзисторы V3, V5 – усилитель со 100% ООС, который обладает примерно такими же параметрами и свойствами, что и двойной эмиттерный повторитель, а именно: большое входное и малое выходное сопротивления, оба плеча не усиливают входное напряжение () и не меняют его полярность.

Напряжение смещения транзисторов V2, V3 создается на резисторе R6 и диоде Д1, стоящих в коллекторной цепи транзистора V1, и позволяет исключить искажения типа “ступенька”.

Резисторы R9 и R10 являются вспомогательными элементами, улучшающими стабильность схемы и выравнивающими параметры плеч.

По падению напряжения на R10=1,5Ом производится косвенное измерение тока выходного транзистора. Для получения высоких качественных показателей усилителя вводится ООС по переменному току через резисторы R11 и R2.

Стабилизация напряжения 0,5Ek выходных транзисторов осуществляется обратной связью по постоянному току через резисторы R3 и R1.

Переменный резистор R1 позволяет симметрировать плечи в исходном режиме () и исключать таким образом появление амплитудных ограничений выходного сигнала только в одном их плеч выходного каскада.

Конденсатор С2 служит для устранения ОС по переменному току.

Сопротивление нагрузки можно скачкообразно менять (4,6; 7; 9; 11,4; 21,4 Ом).

Усилитель питается от автономного источника питания



На верхней панели макета размещены гнезда для подключения источника питания, сигнала “Вход”, ручка потенциометра ООС, переключатель нагрузки, выведенный под шлиц регулятор симметрии плеч, гнезда “Выход” и гнезда “Ток оконечного каскада”.

Работа усилителя заключается в следующем. В исходном состоянии выходные транзисторы приоткрыты, конденсатор C5 заряжен до величины 0,5Ек. При появлении отрицательной полуволны входного напряжения на базе транзистора V1, работающего в режиме А, на коллекторе его появляется положительная полуволна, которая открывает транзистор V3 и закрывает V2. Таким образом, работает нижнее плечо. При этом переменная составляющая тока протекает через транзистор V5 и нагрузку, а конденсатор С5 выполняет роль источника питания.

При положительной на входе полуволне транзистор V1 прикрывается, отрицательная на выходе входного каскада полуволна открывает транзистор V2 и закрывает V3. Работает верхнее плечо усилителя. При этом переменная составляющая тока выходного транзистора V4 протекает от источника питания через V4, конденсатор С5 и нагрузку.


6.3. Порядок выполнения работы


а) Собрать и проверить схему лабораторной установки в соответствии с блок схемой рис.6.2.





Используя осциллограф, отсимметрировать усилитель потенциометром R1 при Uвх, близком к величине, при которой начинается ограничение выходного сигнала. Зарисовать осциллограммы выходного сигнала.

б) Исследовать влияние величины сопротивления нагрузки Rн на выходную мощность, для чего установить минимальной глубину ООС (выключить); сопротивление нагрузки максимальным Rн=21,4Ом; частоту входного сигнала fc=1кГц; увеличить Uвх до значений, при которых начинается ограничение амплитуды выходного сигнала, замерить Uвых. Повторить измерения для всех значений нагрузки, уменьшая ее до 4,6Ом. Результаты занести в таблицу.


Rн, [Ом]

21,4

11,4

9

7

4,6

Uвхmax
















Uвых
















Pвых
















Дальнейшие пункты выполняются при Rн=7,0 Ом.

в) Снять амплитудную характеристику усилителя При этом 1) fc=1кГц; 2) Uвх изменять от 0 до Uвхmax через 3) измерить в этих опорных точках

Данные свести в таблицу.

Uвх




Uвых




Iок




P0




Pвых




Pк









Амплитудная характеристика строится согласно методике представленной в разделе 2.1.


По полученным результатам построить зависимости:










- потребляемая мощность от источника питания.

- выходная колебательная мощность.

- мощность, рассеиваемая на коллекторе.

- КПД выходного каскада.

г) Снять АЧХ с выключенной и включенной ООС. Полученные данные свести в таблицу и построить АЧХ с ООС и без нее. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

д) Зарисовать осциллограммы Uвых при включенном и выключенном Д1. При этом Uвх должно быть близким к минимальному. Объяснить результаты.


6.4. Контрольные вопросы

Четвертый коллоквиум

1. Общие сведения о выходных каскадах

2. Способы построения однотактных выходных каскадов

3. Эквивалентная схема трансформаторного каскада

4. Выходные динамические характеристики

5. Построение ВДХ для каскада с емкостной связью

6. Построение ВДХ для трансформаторного каскада

7. Анализ однотактного выходного каскада в режиме А

8. Резисторные двухтактные усилители напряжения

9. Двухтактный трансформаторный усилитель мощности

10. Работа двухтактного каскада в режиме В.

11. Анализ двухтактного трансформатора усилителя мощности

12. Фазоинверсные схемы

13. Принцип построения бестрансформаторного усилителя мощности

14. Бестрансформаторный усилитель мощности с дополнительной симметрией

15. Бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах


^ VII. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5


ИССЛЕДОВАНИЕ ЭМИТТЕРНОГО ПОВТОРИТЕЛЯ


7.1. Цель работы


Изучить построение и работу эмиттерного повторителя. Исследовать основные свойства ЭП, оценить его характеристики и сравнить их с аналогичными в каскаде, собранном по схеме с общим эмиттером.

7.2. Описание принципиальной схемы макета


Схема исследуемого эмиттерного повторителя собрана на транзисторе VI типа МП-40, рис.7.2.

Делитель R3, R2 определяет исходный режим работы транзистора. Переключатель ПI обеспечивает включение и выключение шунтирующих емкостей С2 и С3, что позволяет формировать две схемы каскада: схему с общим коллектором, когда резистор R4 в цепи коллектора шунтируется по переменному току (положение I); схему с общим эмиттером, когда по переменному току шунтируется резистор R5 в цепи эмиттера (положение 2).

Переключатель П2 обеспечивает съем выходного сигнала Uвых при двух различных схемах каскада. Переключатель П3 обеспечивает подключение переменного резистора R6, используемого для измерения выходного сопротивления каскада в схеме с общим коллектором.

Переключатель П4 позволяет подавать на измерительные приборы входной или выходной сигнал.

Через гнездо I на вход усилителя входной сигнал подается через разделительный конденсатор С1 и переменный резистор R1, используемый при измерении входного сопротивления каскада. Через гнездо 2 входной сигнал через разделительный конденсатор С1 подается непосредственно на базу транзистора.

Емкость С5 выполняет роль емкостной составляющей нагрузки каскада.


7.3. Порядок выполнения работы


а) Снять амплитудную характеристику усилителя для двух случаев включения нагрузки для частоты входного сигнала fc=1 кГц. Входной сигнал при этом подается непосредственно на базу транзистора (гнездо 2), а переключатели П1 и П2 находятся в положениях, соответствующих исследуемой схеме каскада (ОЭ или ОК). Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.1. Рассчитать динамический диапазон усилителя.

б) Снять АЧХ усилителя для двух случаев включения нагрузки. Определить количественные показатели усилителя. Входной сигнал при этом подается непосредственно на базу транзистора (гнездо 2), а переключатели П1 и П2 находятся в положениях, соответствующих исследуемой схеме каскада (ОЭ или ОК). Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

в) Измерить входное сопротивление каскада для двух схем включения нагрузки.

При этом входной сигнал подается через переменный резистор R1 (гнездо 1). Для исключения влияния входной цепи каскада на амплитуду входного сигнала, что приведет к ошибкам измерения Rвх.к., выход генератора сигналов шунтируются резистором с сопротивлением 50 Ом. Измерение производится путем изменения сопротивления резистора R1 до величины, при которой входное напряжение уменьшается в два раза по сравнению с величиной напряжения генератора сигнала. Входное сопротивление каскада при этом будет равно значению сопротивления резистора R1, которое измеряется омметром при выключенной схеме (между точками 1 и 2).

Рассчитать входное сопротивление усилителя без учета шунтирующего сопротивления делителя Rд.



г) Измерить выходное сопротивление каскада. При этом входной сигнал подается непосредственно на базу транзистора (гнездо 2), а резистор R6 включен и таким образом шунтирует нагрузку каскада. Изменяя сопротивление резистора R6, добиваемся уменьшения Uвых в два раза по сравнению с Uвых без шунтирующего резистора R6. При этом Rвых=Rш, которое измеряется омметром при выключенном каскаде.

д) Зарисовать и объяснить осциллограммы входного и выходного сигналов для двух случаев включения нагрузки при подаче на вход импульсного сигнала типа меандр fc=4-5 кГц.



Рис.7.2. Принципиальная схема эмиттерного повторителя


7.4. Контрольные вопросы

^ Пятый коллоквиум

1. Определение и классификация видов обратной связи

2. Влияние обратной связи на качественные показатели АЭУ

3. Влияние ООС на входное и выходное сопротивления.

4. Влияние ООС на амплитудно-частотную характеристику

5. Усилительные каскады с последовательной ООС по току

6. Влияние элементов автоматического смещения и эммитерной стабилизации на АЧХ

7. Усилительный каскад с паралелльной ООС по напряжению

8. Усилитель с глубокой обратной связью

9. Истоковые и эмиттерные повторители


^ VIII. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6


ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ


8.1. Цель работы


Изучить принципиальную схему операционного усилителя КТ140УД1Б, его основные электрические параметры и методику их измерения.


8.2. Описание л