Исследование частотных характеристик усилителя

Исходя из заданной нижней частоты f_н, рассчитать по формулам (10) – (13) емкости конденсаторов С₁ и С₂; установить в схеме усилителя полученные значения. Включить измеритель частотных характеристик (Bode Plotter).

Рис. 4. Вид амплитудно-частотной характеристики усилителя

Построить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя в линейно-логарифмическом масштабе: по оси частот – в логарифмическом, по оси коэффициента усиления (Magnitude) – в линейном. На рис. 4 показан примерный вид АЧХ и установок пределов по обеим осям на панели измерителя частотных характеристик.

С помощью вертикальной визирной линейки определить точки на АЧХ, соответствующие нижней и верхней частотам усилителя (f_н и f_в), на которых коэффициент усиления в раз меньше, чем в области средних частот. Проверить, удовлетворяет ли полученное значение f_н заданной величине.

4. Контрольные вопросы

1. Из каких соображений выбираются координаты рабочей точки (точки покоя) транзисторного усилительного каскада I_к.о. и U_кэ.о.?

2. На чем основан эффект усиления колебаний напряжения в каскаде на транзисторе с ОЭ?

3. Объясните назначение разделительных конденсаторов на входе и выходе усилительного каскада. Какому условию должна удовлетворять емкость каждого конденсатора?

4. Что такое динамическая линия нагрузки? Какому соотношению соответствует угол наклона этой линии?

5. Укажите связь между мгновенными значениями напряжения база-эмиттер, токов базы и коллектора и напряжения коллектор-эмиттер для транзистора типа n-p-n при синусоидальном входном сигнале. Изобразите временные диаграммы указанных величин.

6. Укажите связь между амплитудными значениями переменных составляющих напряжения U_бэ.m, токов I_б.m и I_к.m, напряжения U_кэ.m.

7. Чем определяется входное сопротивление усилительного каскада? Почему величина h_11э зависит от тока покоя? Как влияет ООС на входное сопротивление транзистора R_вх.тр?

8. От каких параметров транзистора зависит коэффициент усиления каскада с ОЭ? Почему на усиление влияет сопротивление нагрузки?

9. Объясните действие последовательной ООС по току в однокаскадном усилителе на биполярном транзисторе. От чего зависит глубина ООС?

10. Какими факторами обусловлено снижение коэффициента усиления в области нижних частот в усилителе напряжения переменного тока? От каких параметров компонентов усилителя зависит нижняя граничная частота?

11. Какими факторами обусловлено уменьшение коэффициента усиления в области верхних частот? От каких параметров компонентов схемы усилительного каскада зависит верхняя граничная частота?

12. Чему равен фазовый сдвиг сигнала в области средних частот в усилительном каскаде с ОЭ? Поясните ответ диаграммами напряжений и токов.

13. Чем обусловлен дополнительный фазовый сдвиг в усилительном каскаде в области нижних частот? Каково направление этого сдвига?

14. Какими факторами обусловлен дополнительный фазовый сдвиг в усилительном каскаде в области верхних частот? Каково направление этого сдвига?

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

1) титульный лист;

2) цель исследований;

3) схему установки для проведения измерений;

4) результаты расчета статического режима усилительного каскада U_кэ.о; I_к.о; I_б.о; R_б и результаты моделирования статического режима;

5) результаты исследования работы каскада на переменном токе: измерение h_11э, расчет R_oc, измерение коэффициента усиления K_u.oс и R_{вх.тр.ос}; построение временных диаграмм напряжений в усилителе;

6) результаты измерения частотных характеристик усилителя: расчет С₁ и С₂, график АЧХ и значения f_н и f_в.

Литература

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник для вузов. – 3-е изд. – М.: Высш. шк., 2004. – 790 с.

2. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2002. – 768 с.

3. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебн. пособие. – Ростов н / Д: изд-во “Феникс”, 1998. – 448 с.

4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов / Под ред. В.А. Лабунцова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.