Сборник описаний лабораторных работ Архангельск 2015
Исследование резисторного каскада предварительного усиления (КПУ)
жүктеу/скачать 0.63 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 4.1 Персональный компьютер с установленной программой "Multisim 10.1".
- 6.1 Загрузить систему " Multisim 10.1 ".
Исследование резисторного каскада предварительного усиления (КПУ)1 Цель работы: 1.1 Исследовать свойства резисторного каскада на биполярном транзисторе (БТ). 1.2 Исследовать роль блокировочного конденсатора в цепи эмиттера.
2.1 Электронные приборы и усилители. Учебник / Ф.И.Вайсбурд, Г.А. Панаев, Б.И.Савельев. – Москва: Либрком, 2009 3 Подготовка к работе: 3.1 Подготовить бланк отчёта. 3.2 Изучить теоретический материал.
5.1Исследовать амплитудную характеристику каскада и определить динамический диапазон усилителя. 5.2 Исследовать амплитудно-частотную характеристику каскада при отключенном и включенном блокировочном конденсаторе. 5.3 Сделать выводы по результатам исследований. 6 Порядок выполнения работы: 6.1 Загрузить систему " Multisim 10.1 ".6.2 Загрузить проект ib8_1. Схема исследования данного проекта приведена на рисунке 1.Рисунок 1 - Резисторный каскад на биполярном транзисторе. Схема исследования 6.3 Определение динамического диапазона 6.3.1 Установить на генераторе сигнала частоту 1 кГц и исследовать амплитудную характеристику усилителя. Результаты измерений занести в таблицу 1 Таблица 1
6.3.2 По результатам измерений построить амплитудную характеристику каскада Uвых = f (Uвх), при f = 1 кГц. 6.3.3 Определить по графику динамический диапазон усилителя, ограниченный Uвх макс . Uвх макс.= ________
6.4.1 Установить на генераторе напряжение входного сигнала, равное 0,3*Uвхмакс, подключить блокировочный конденсатор С = 50мкФ или отключить его (С=0мкФ), и изменяя частоту входного сигнала (таблица 2), измерить напряжение на выходе усилителя. Результаты измерений занести в таблицу 2. Таблица 2 Uвх =____________
6.4.2 По результатам измерений рассчитать по формуле (1) и занести в таблицу 2 значение коэффициента усиления на каждой частоте:  , (1)
где Uвых. – выходное напряжение на исследуемой частоте, В; Uвх. – входное напряжение, В. 6.4.3 Построить график АЧХ как функцию К = f(f) при Uвх=const.Для построения АЧХ воспользоваться логарифмическим масштабом оси частот (таблица 3). Таблица 3
6.4.4 Сделать вывод по результатам работы, оценив усилительные свойства каскада и влияние на них подключения/отключения блокировочного конденсатора. 7 Содержание отчёта: 7.1 Титульный лист. 7.2 Цель работы. 7.3 Схема измерений. 7.4 Таблицы измерений. 7.5 Необходимые расчёты. 7.6 Графики характеристик. 7.7 Вывод по проделанной работе 8 Контрольные вопросы: 8.1 Назначение резисторного каскада на биполярном транзисторе? 8.2 В чем заключается преимущество резисторного каскада на биполярном транзисторе? 8.3 Каким способом по переменному току включен транзистор? 8.4 Какое назначение имеет каждый из элементов схемы каскада? 8.5 Запишите путь протекания постоянной и переменной составляющих входного (выходного) тока каскада. 8.6Как изменяется неравномерность АЧХ при увеличении (уменьшении) ёмкости разделительного конденсатора на (входе) выходе? 8.7 Как изменяется неравномерность АЧХ при подключении (отключении) ёмкости блокировочного конденсатора в эмиттерной цепи? 8.8 Как изменяется величина коэффициента усиления каскада при подключении (отключении) ёмкости блокировочного конденсатора в эмиттерной цепи?
(информационное) Резисторные каскады на биполярных и полевых транзисторах являются основными типами усилительных устройств, на основе которых строятся разнообразные схемы электрических устройств различного назначения.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) резисторного каскада определяется:
Подключение цепей коррекции в виде частотно-зависимой отрицательной обратной связи (ООС) или частотно-зависимой нагрузки УЭ позволяет расширить границы частотного диапазона, уменьшая fн и увеличивая fв, за счет компенсации частотных искажений, таким образом, можно расширять диапазон частот от звуковых частот (УЗЧ) до широкополосного усилителя (ШПУ). Есть возможностью реализации резисторных каскадов в интегральной технологии, т.к. элементы, входящие в состав каскада, реализуются в основных технологиях полупроводниковых интегральных микросхем (ПИМС) или гибридных интегральных микросхем (ГИМС). Если интегральная емкость разделительных конденсаторов получается недостаточно большой емкости или имеет нерационально большую интегральную площадь, то можно заменить их навесными элементами, что часто применяется на практике. Универсальность схемы резисторных каскадов объясняется тем, что большую часть свойств каскада определяет сам УЭ и его способ включения. Заменяя способ включения УЭ, например, с общего эмиттера (ОЭ) на общий коллектор (ОК) БТ, вместо усилителя напряжения получаем согласующий каскад с высоким входным сопротивлением (Rвх) и низким выходным сопротивлением (Rвых). Заменяя БТ на полевой транзистор (ПТ), мы можем увеличить входное сопротивление Rвх каскада и расширить динамический диапазон усиления, так как ПТ имеет более низкие собственные шумы и высокое входное сопротивление. С помощью цепей коррекции каскад усиления звуковой частоты (УЗЧ) можно превратить в широкополосный усилитель (ШПУ). Из него же также различными схемотехническими приемами можно создать фазоинверсные каскады (ФИК) и дифференциальные усилители (ДУ). На рисуноке1А представлен резисторный каскад усиления напряжения на биполярном транзисторе. БТ в каскаде включен с общим эмиттером (ОЭ), и этот способ включения обеспечивает хорошие усилительные свойства (К>1), средние согласующие (Rвх < Rвых), довольно плохую температурную стабильность, инвертирует сигнал (φ=180°). Все эти свойства приобретает и сам усилительный каскад. Каждый усилительный каскад обладает минимально необходимым набором вспомогательных цепей, обеспечивающих работу УЭ. Это цепи смещения, цепи стабилизации, цепи межкаскадной связи, включающие нагрузку, на которой выделяется сигнал, и входное или выходное устройство. Рисунок 1А – Резисторный каскад усиления напряжения на биполярном транзисторе Режим УЭ обеспечивают цепи смещения. Возможны несколько вариантов подачи смещения в зависимости от вида используемого УЭ:
В схеме каскада, изображенного на рисунке 1А, смещение задают элементы R1 и R2, выполненные в виде делителя напряжения. Данный вид смещения – фиксированным напряжением (задает постоянное напряжение Uб0 на базу БТ). Это основной вид смещения, используемый для БТ. Задаваемое на вход БТ Uб0 должно быть больше, чем амплитуда входного напряжения для того, чтобы обеспечить работу каскада в режиме класса А без отсечки сигнала. Заданный режим УЭ (его точку покоя) необходимо стабилизировать, так как на все полупроводниковые приборы, в том числе и на биполярные и полевые транзисторы, оказывают влияние изменения температуры окружающей среды, старение транзисторов, нестабильность питающего каскад источника. Методов стабилизации точки покоя (стабилизации токов покоя Iк0) существует несколько:
Наиболее температуронестабильным элементом является БТ, и в каскадах на этом УЭ обычно всегда используется цепь стабилизации точки покоя. Наиболее простой и эффективной является эмиттерная стабилизация в каскаде на БТ, Элемент стабилизации резистор R4, который является местной ООС. Благодаря блокировочному конденсатору C4 эта ООС будет только по постоянной составляющей, и это не приведет к снижению коэффициента усиления. Цепи межкаскадной связи служат для передачи сигнала от источника сигнала (генератора колебаний) на вход каскада и для передачи уже усиленного сигнала в нагрузку или следующий каскад. В резисторных каскадах используются резисторно- емкостные связи, так как они обеспечивают развязку цепей по постоянной составляющей, обеспечивают передачу сигнала в широкой полосе частот и могут быть реализованы в интегральной технологии. Конденсатор называется разделительным, на рисунках 1А это конденсаторы С1 – входной разделительный конденсатор, С3 – выходной. Также в цепь выходной межкаскадной связи входят и резисторы нагрузки R3. Для устранения паразитной обратной связи, возникающей через источник питания (Ек, Ес), в схему каскада включается развязывающий фильтр ( на рисунке 1А - R5,C2), где С2 – блокировочный конденсатор, через который переменный ток отводится от источника питания. Этот конденсатор имеет большую емкость, достаточную для выполнения условия: емкостное сопротивление Хсф << Rф – сопротивления фильтра во всем диапазоне рабочих частот. Данный каскад на БТ позволяет получить высокий коэффициент усиления по напряжению, имеет достаточно равномерную АЧХ, регулируемый диапазон рабочих частот и малые нелинейные искажения Лабораторная работа №9 жүктеу/скачать 0.63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|