М4.6. Снятие переходной характеристики усилителя

Измерение параметров переходной характеристика (ПХ) ведется при подаче на вход усилителя напряжения прямоугольной формы, получаемого от того же генератора.

При симметричной прямоугольной форме входного напряжения (или ЭДС) (рис. М5) период T=1/f=2t_и, откуда следует, что при частоте следования импульсов f длительность прямоугольного импульса t_и=Т/2=1/2f.

На рис. М6 показан вид ожида-емых осциллограмм в области малых времен (ОМВ) и в области больших времен (ОБВ) со значительно большей длительностью импульсов, чем для ОМВ.

В усилителях с корректирующими элементами, проявляющими себя в области верхних частот, возможно возникновение выброса в ОМВ (штриховая линия на рис. М6, а). В ОБВ за счет присутствия в усили-теле разделительных конденсаторов возникает неравномерность плоской вершины прямоугольного импульса D (рис. М6, б).

Рис. М6. Осциллограммы выходного напряжения усилителя:

t_и – длительность прямоугольного импульса; Т – период повторения импульсов;

t_н – время нарастания; – выброс; D - спад вершины импульса

На рис. М7 показан вид ПХ для интегрирующего и дифферен-цирующего усилителей на ОУ.

Для одновременного наблюдения за формой входного и выходного сигналов в лабораторной стойке используется двухканальный осциллограф. В соответствии со схемой рис. М2 с помощью соединительных шлангов на канал I подается входной, а на канал ІІ – выходной сигнал.

Рис. М7. Осциллограммы выходного напряжения интегрирующего (а)
и дифференцирующего (б) усилителей на ИС.

М4.7. Измерение параметров, определяющих диаграмму мощностей

Основным параметром усилителей мощности (каскада усиления мощности) является номинальная выходная мощность [1]

P₂= /R_2н, (М5),

где R_2н – сопротивление внешней нагрузки (рис. М2).

У однотактного трансформаторного каскада, транзистор которого работает в режиме А, потребляемая мощность

P_ок=P_н+P_к= U_кэI_к, (М6)

не зависит от уровня сигнала. При этом выходная мощность с учетом потерь в трансформаторе, КПД которого равен ɳ_Т, определяется по формуле

P₂=ɳ_ТP_н. (М7)

Если выходной каскад исследуемого усилителя является двухтактным бестрансформаторным, то соотношение между мощностями зависит от вида источника питания и от наличия или отсутствия дополнительного резистора, не входящего в состав внешней нагрузки R_2н, например R_Э.

При питании от однополярного источника с напряжением Е₀ потребляемая мощность определяется по формуле

Р_ок = Е₀ I_кср, (М8)

а в случае двухполярного источника с напряжениями ±Е₀

Р_ок=2Е₀ I_кср, (М9)

где I_кср – среднее значение пульсирующего коллекторного тока (одного плеча) при работе в режиме В с углом отсечки = /2, равного

I_кср = U₂/ R_2н. (М10)

Независимо от вида источника питания

P_к = P_н+2P_к. (М11)

При наличии резисторов R_Э в эммитерных цепях выходных транзисторов, работающих на внешнюю нагрузку с сопротивлением R_2н, соблюдаются соотношения:

P₂ = /R_2н, (М12)

P₂ =(R_2н + R_Э) / , (М13)

P_к = (P_ок – P_н) / 2. (М14)

При этом КПД выходных транзисторов (их коллекторной цепи)

ɳ_к= P_н / P_ок, (М15)

а КПД усилителя (с учетом влияния резистора R_Э)

ɳ = P₂ / P_ок, (М16)

где P_н – мощность, создаваемая выходным транзистором (транзисторами); Р_ок – мощность, потребляемая от источника питания, и P_к – мощность, рассеиваемая на коллекторе [2].

Зависимости мощностей и КПД от уровня входного сигнала и сопротивления нагрузки приведены в [2].

Лабораторная работа 1