ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХКАСКАДНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХКАСКАДНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ



Цель работы

Исследовать амплитудные и частотные характеристики трехкаскадного усилителя с емкостной связью и двухтактным выходным каскадом. Изучить влияние обратных связей и режима работы транзисторов на свойства усилителя.

Содержание работы

1. Произвести наладку работы усилителя.

2. Снять амплитудную и амплитудно-частотную (АЧХ) характеристики

многокаскадного усилителя с обратной связью и без обратной связи.

Общая часть

Многокаскадные усилители применяются для получения большого результирующего коэффициента усиления KU, который определяется произведением коэффициентов отдельных каскадов.

Амплитудно-частотной характеристикой усилителя называют зависимость модуля коэффициента усиления от частоты входного гармонического сигнала KU = f (w).

Практически используются логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ), для которых по оси ординат откладывается коэффициент усиления в децибелах KU[дБ] = 20lgKU, а по оси ординат – частота w в логарифмическом масштабе. Это повышает точность отсчета низких частот при широком частотном диапазоне, а также дает возможность графического сложения ЛАЧХ отдельных каскадов для получения результирующей ЛАЧХ всего усилителя.

Полоса пропускания частот усилителя определяется по ЛАЧХ между низшей fн и высшей fв частотами, при которых коэффициент усиления уменьшается на 3 дБ по сравнению с его значением на средних частотах. При этом низшая частота fн зависит от емкости разделительного конденсатора и входного сопротивления каскадов. На высших частотах уменьшение коэффициента усиления обусловливается входной емкостью каскадов и «паразитной» емкостью монтажа.

Обратной связью (ОС) в усилителях называют явление передачи сигнала из выходной цепи во входную. Электрические цепи, обеспечивающие эту передачу, носят название цепей обратной связи.

Петлей обратной связи называют замкнутый контур, включающий в себя цепь ОС и часть усилителя между точками ее подключения. Местной обратной связью принято называть ОС, охватывающую отдельные каскады или части усилителя, а общей обратной связью – ОС, охватывающую весь усилитель целиком.

Обратную связь называют отрицательной, если ее сигнал вычитается из входного сигнала, и положительной, если сигнал ОС суммируется с входным. При отрицательной ОС коэффициент усиления уменьшается, а при положительной – увеличивается. Существуют схемные решения, позволяющие осуществлять обратную связь для постоянной и переменной составляющих, а также всего сигнала.

По способу включения ОС делят на четыре типа. Два из них обусловливаются видом сигнала ОС, снимаемого с выхода усилителя, то есть по напряжению или по току. Два других характеризуют схему соединения цепи ОС и входа усилителя, которое может быть последовательным или параллельным.

Несмотря на то, что отрицательная ОС уменьшает результирующий коэффициент усиления, она расширяет полосу пропускания частот, повышает стабильность всех параметров усилителя и уменьшает нелинейные искажения.

 

Порядок выполнения работы

3.1. Собрать схему трёхкаскадного усилителя без общей обратной связи (рис. 3.1).

3.2. Произвести наладку режима работы 1 и 3 каскадов. Для этого подключить осциллограф к выходу первого каскада, подать входной сигнал частотой 1000 Гц и, увеличивая его регулятором напряжения U3, обеспечить с помощью переменного резистора R5 симметричное ограничение формы выходного сигнала Uвых1 = U4. Переключить осциллограф на выход 3 каскада, составленного по двухтактной схеме. Уменьшить выходной сигнал Uвых3 = U8 до уровня 1 В и устранить с помощью переменного резистора R7 искажение типа «ступенька». Зарисовать форму выходного напряжения с искажениями типа «ограничение» и «ступенька».

3.3. Снять и построить амплитудную характеристику Uвых = f (Uвх) усилителя без и с ОС на частоте входного сигнала 1000 Гц (табл. 3.1). Значения входного напряжения Uвх = U1 выбирать таким образом, чтобы 5 –6 точек соответствовали линейной части характеристики, а 2 – 3 точки – области нелинейных искажений. Переменные напряжения на входе Uвх и на выходе Uвых усилителя измерять внешним вольтметром относительно общего провода. По экспериментальным данным определить коэффициент усиления KU = и занести его значения в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Uвх, мВ                 KU Схема
экспер. теор.
Uвых, В                     без ОС
Uвых, В                     с ОС

 

3.4. Вычислить теоретическое значение общего коэффициента усиления KU = KU1 KU2 KU3 без ОС. При этом необходимо учесть, что в 1-м каскаде действует местная ОС за счет резистора Rэ, в эмиттере транзистора. Когда сопротивление резисторов Rэ и Rк соизмеримы, для определения KU можно использовать выражение:

, где ;

3-й каскад является повторителем и его коэффициент усиления близок к единице: КU3 » 1.

3.5. Снять и построить амплитудную характеристику усилителя

Uвых = f (Uвх) при наличии общей отрицательной ОС. Для этого включить цепь ОС, повторить измерения и расчёты аналогично пункту 3.3 и занести результаты в табл. 3.1.

3.6. Вычислить теоретический коэффициент усиления при ОС:

, где – коэффициент цепи передачи ОС.

3.7. Снять и построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) KU[дБ] = F (f) усилителя без ОС. Для этого подать входной сигнал

Uвх = U1 = 10 мВ и, изменяя его частоту в пределах от 32 Гц до 64 кГц, измерять выходное напряжение Uвых = U8 внешним вольтметром (табл. 3.2).

По полученным данным определить KU[дБ] = 20lgKU. При построении графика АЧХ наносить частоту f в логарифмическом масштабе.

Таблица 3.2

 

f, кГц 0,032 0,063 0,125 0,25 0,5 Схема
Uвых, В                         Без ОС
KU                        
KU, дБ                        
Uвых, В                         с ОС
KU                        
KU, дБ                        

KT 315 Ж
5 мкФ
S2
+E2
KT 3117 А
R15
5,1 к
C5  
R12
56 к
10 мкФ
C3
10 мкФ
KT 603 A
R5
16 к
C1

G
KT 3127 А
2,4 к
C4  
5,1 к
R17
R14
30 к
0,2 к
R8
VT3
VT4
U7
R16
11 к
R11
R13
VT2
1 к
R10
R9
+ -
 
20 мкФ
C2
R2
U5
6,2 к
R6
VT1
U4
3 к
R7
68 к
1 к
R4
R1
X3
R3
5 мкФ
U1
Рис. 3.1. Схема для исследования трехкаскадного усилителя

3.8. Снять и построить АЧХ усилителя KU[дБ] = F (f) с ОС. Для этого включить цепь ОС и провести измерения и расчеты по аналогии с п. 3.7. Результаты занести в табл. 3.2. АЧХ по пункту 3.7 и 3.8 строить совместно на одном графике.

Содержание отчета

1. Таблицы экспериментальных и расчётных данных – 2 шт.

2. Амплитудные характеристики усилителя с ОС и без ОС.

3. АЧХ усилителя без ОС и с ОС, построенное в логарифмическом масштабе на одном графике.

4. Экспериментальная схема.

5. Графики Uвых(t) с искажениями типа «ограничение» и «ступенька».

5. Контрольные вопросы

1. Объяснять назначение всех элементов схемы усилителя.

2. В каком каскаде усилителя возникают и от чего зависят искажения

сигнала типа «ступенька» и «ограничение»?

3. Как определяется общий KU многокаскадного усилителя?

4. К какому типу по способу включения относится ОС исследуемого усилителя?

5. Как влияет ОС на амплитудную характеристику усилителя и его коэффициент усиления?

6. От чего зависит «завал» АЧХ на низких и высоких частотах?

7. С какой целью используется логарифмический масштаб на графике АЧХ?

8. Как влияет ОС на АЧХ усилителя?

9. Как определить полосу пропускания частот усилителя напряжения?

10. Как отличается КПД усилительного каскада класса A и класса B?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4



Последнее изменение этой страницы: 2016-12-11; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.92.96.236 (0.024 с.)