13363

Дослідження двохкаскадного транзисторного підсилювача

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

ЛАБОРАТОРНОПРАКТИЧНА РОБОТА № 7 Дослідження двохкаскадного транзисторного підсилювача 1. Мета роботи: Ознайомлення з методикою побудови схем і моделювання роботи пристроїв в компютерній лабораторії електротехніки і електроніки. Дослідження ампл...

Украинкский

2013-05-11

724.5 KB

0 чел.

 ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 7

« Дослідження двохкаскадного транзисторного підсилювача»

1.  Мета роботи:

  1.  Ознайомлення з методикою побудови схем і моделювання роботи пристроїв в комп'ютерній лабораторії електротехніки і електроніки.
  2.  Дослідження амплітудних і частотних властивостей двохкаскадного підсилювача.

2.  Короткі теоретичні відомості.

2.1. Загальні поняття

Підсилювач цей пристрій здійснююче однозначне і безперервне перетворення електричних сигналів малої величини в сигнали значний великі по величині. Підсилювачі широко застосовуються при вимірюванні електричних і неелектричних величин, при контролі і автоматизації технологічних процесів і т.д.

Будь-який підсилювач, структурна схема якого зображена на малюнку 1, має вхідний і вихідний ланцюги, до яких підключається джерело сигналу , пристрій навантаження , джерело живлення ІП і підсилювальний елемент УЕ (транзистор, мікросхема). Процес посилення пов'язаний з перетворенням енергії джерела живлення в енергію вихідного сигналу підсилювача.

   

     Рис.1

2.2 Основні параметри і характеристики підсилювачів.

2.2.1 Коефіцієнт посилення.

Коефіцієнт посилення по напрузі До, в загальному випадку є комплексною величиною, оскільки вхідні і вихідні сигнали змінні. На практиці часто використовують До у вигляді відношення модулів (амплітуди, діючих значень) вихідного і вхідного сигналів

     .

2.2.2 Амплітудна характеристика

 Ця характеристика (Рис.2) визначає залежність амплітуди вихідної напруги підсилювача від зміни амплітуди напруги на вході Um.вых = f(Um.вх). Лінійна ділянка аб відповідає пропорційній залежності цих напруг, які зв'язані між собою коефіцієнтом посилення підсилювача До, постійним на цій ділянці. Ділянка аб є робочою ділянкою підсилювачів. Ділянка амплітудної характеристики вища за крапку б є нелінійним і не використовується при роботі підсилювачів.

     

    Рис.2.

2.2.3 Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ).

Ця характеристика підсилювача відображає залежність модуля коефіцієнта посилення До від частоти вхідного сигналу f. На малюнку 3 приведена що найчастіше зустрічається АЧХ. На ній можна виділити робочу область підсилювача, що лежить між верхньою fвг і нижньої fнг граничними частотами підсилювача, в якій коефіцієнт посилення підсилювача До постійний.

Звичайно вимірюють   ,

де К0 - коефіцієнт посилення на середніх частотах.

Область частот  f = fвг - fнг  називається смугою пропускання підсилювача.

У більшості підсилювачів f = (105 - 107)Гц і тому вони називаються широкосмуговими.

    

     Рис.3

2.3. Багатокаскадні підсилювачі

Такі підсилювачі застосовуються для отримання великого коефіцієнта посилення. Структурна схема підсилювача приведена на малюнку 4 і містить n однокаскадних підсилювачів (наприклад УОЕ).

  

     Рис.4

Коефіцієнт посилення такого підсилювача рівний

    ..

Між каскадами підсилювачів включені конденсатори СС1, СС2,..., СCn,  що виключають їх взаємний вплив по постійному струму. Междукаськадная зв'язок називається RC зв'язком, де R приймається як вхідний опір подальшого каскаду підсилювача.

Розглянемо вплив місткості СC1 на амплітудно-частотну характеристику підсилювача. Згідно II закону Кирхгофа для електричного ланцюга міжкаскадного зв'язку можна записати рівняння   , що є векторною сумою (Рис.5а).

     

  а)      б)

     Рис.5

Оскільки вихідна напруга  першого каскаду визначається характеристиками цього каскаду, то для ланцюга міжкаскадного зв'язку воно постійне   Хай величина місткості   зростає, Хс1 = 1/Сс1 падає,   також зменшується, останнє приводить до збільшення   (Рис.5б) і загального коефіцієнта посилення .

Умовно можна представити цей процес за допомогою діаграми :

      Хс1         .

Оскільки збільшення   істотно впливає на зміну Хс1 на низьких частотах, те збільшення коефіцієнта посилення спостерігатимуться в низькочастотній області амплітудно-частотної характеристики підсилювача (Рис.6 крива б). При зменшенні   коефіцієнт посилення на низьких частотах падає (Рис.6 крива а).

    

     Рис.6

  1.  Порядок виконання роботи.

3.1. Схема проведення дослідів (Рис.7).

     Рис.7.

3.2. Досвід №1. Амплітудно-частотна характеристика підсилювача.

3.2.1. Зніміть амплітудно-частотну характеристику підсилювача Кус = f(f)    (дивіться методику зняття амплітудно-частотних характеристик),

 при uвх=100мкВ.

3.2.2. Побудуйте з урахуванням масштабу амплітудно-частотну характеристику.

3.3. Досвід №2. Амплітудна характеристика підсилювача.

3.3.1. Зніміть амплітудну характеристику підсилювача Um.вх = f(Um.вых),    (дивіться методику зняття амплітудних характеристик), при f=100кГц.

3.3.2. Побудуйте з урахуванням масштабу амплітудну характеристику.

4.  Методики проведення дослідів.

4.1. Методика зняття амплітудно-частотних характеристик.

При знятті амплітудно-частотних характеристик підсилювальних пристроїв необхідно змінювати частоту вхідного сигналу при незмінній його амплітуді. Для цього відкриваємо діалогове вікно функціонального генератора і задаємо вхідний сигнал синусоїдальної форми.

Далі встановлюємо необхідну амплітуду сигналу на вході (наприклад, Amplitude 1 mV) і його частоту (наприклад, Frequency 5kHz).Натиснувши в правому верхньому кутку клавішу  , вимірюємо сигнал на вході і виході підсилювача з допомогою відповідних вольтметрів.Обчислюємо коефіцієнт посилення                       і записуємо його в таблицю.

Повторюємо дані вимірювання для різних частот вхідного сигналу, заповнюючи таблицю.

Характеристики знімаються при двох значеннях конденсаторів зв'язку Сс=1мкФ і Сс=1000мкФ.

              Таблиця

f (Гц)

1102

1103

1104

1105

1106

1107

1108

Кус 

Сс=1мкФ

Кус

Сс=1.103 мкФ

Для зміни місткості конденсаторів зв'язку відкриваємо діалогове вікно конденсаторів і встановлюємо необхідну місткість (например,Capacitance 1мкФ).

4.2. Методика зняття амплітудних характеристик.

При знятті амплітудних характеристик підсилювальних пристроїв необхідно змінювати амплітуду вхідного сигналу при незмінній частоті. Для цього відкриваємо діалогове вікно функціонального генератора і задаємо вхідний сигнал синусоїдальної форми.

Далі встановлюємо необхідну частоту сигналу на вході (наприклад, Frequency 5kHz) і амплітуду сигналу (наприклад, Amplitude 1.5 mV).

Натиснувши в правому верхньому кутку клавішу  , вимірюємо сигнали на вході і виході з допомогою відповідних вольтметрів і записуємо свідчення в таблицю. Повторюємо дані вимірювання для різних амплітуд вхідного сигналу, обчислюємо коефіцієнти посилення  , заповнюючи таблицю.

                 Таблиця

Uвх (мкВ)  

   100

   200

   600

  1000

  1400

  1800

  2000

Uвих (В)  

  

Кус