- •Исследование аналоговых каскадов на дискретных элементах методом схемотехнического моделирования
- •Воронеж 2004
- •Печатается по решению редакционно – издательского совета Воронежского государственного технического университета.
- •Лабораторная работа № 1
- •1 . Базовые каскады аналоговой дискретной схемотехники на биполярных транзисторах.
- •2. Методика расчёта базовых каскадов по постоянному току
- •2.1. Расчёт показателей каскадов методом схемотехнического
- •2.2. Аналитический метод анализа
- •4. Домашнее задание Исходные данные
- •Приращение токов в стабилизированных каскадах:
- •5. Лабораторное задание
- •6. Содержание отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2
- •1. Цель работы
- •2. Домашнее задание
- •3. Моделирование.
- •4. Содержание отчета.
- •5. Контрольные вопросы.
- •Исследование базового каскада (lr2)
- •Справочная информация
- •1.1. Цель работы
- •1.2. Домашнее задание
- •1.3. Исходные теоретические данные
- •Откуда частота среза
- •Граничная частота полосы пропускания выходной цепи равна
- •2.4. Описание исследуемых схем
- •2.5 Лабораторное задание и методические указания к его выполнению
- •2.6. Содержание отчета
- •2.7. Контрольные вопросы
- •1. Цель работы:
- •2. Домашнее задание
- •3.4. Структурные схемы каскадов с ос основных типов
- •Нелинейные искажения, оцениваемые коэффициентом гармоник Кr для усилителя с обратной связью определяем:
- •4. Описание исследуемой схемы.
- •7. Контрольные вопросы.
- •Исследование аналоговых каскадов на дискретных элементах методом схемотехнического моделирования методические указания
Нелинейные искажения, оцениваемые коэффициентом гармоник Кr для усилителя с обратной связью определяем:
Кr = Кr /(1+Ку),
где Ку - коэффициент гармоник при разомкнутой петле обратной связи. Частотно - зависимая обратная связь позволяет осуществить коррекцию частотных, фазовых и переходных характеристик усилителя, обеспечивая уменьшение частотных искажений и получение выигрыша в усилении.
Различают местную обратную связь, действующую в одном каскаде и внешнюю, охватывающую несколько каскадов усиления. При этом обратная связь может, как вводиться специально для улучшения параметров усилителя, так и являться паразитной. Примером паразитной обратной связи может служить связь между каскадами через общий источник питания. Несмотря на то, что сопротивление источника питания для переменного тока стремятся сделать, возможно, меньшим, блокируя его конденсатором большой емкости, ток сигнала оконечного транзистора усилии
72
теля, протекающий через источник питания, создает на сопротивлении источника некоторое напряжение. Это напряжение, приложенное к делителю в цепи базы, попадает на вход и усиливается. Таким образом, возникает паразитная обратная связь, которая при числе каскадов два и более (в схемах типа рис.3.2) становятся положительной, и может привести к самовозбуждению усилителя. Поскольку сопротивление источника имеет емкостный характер, то это явление имеет место в области самых нижних частот.
Для устранения паразитной обратной связи по питанию вводится фильтр, состоящий из резистора Rф (рис.1.6,а) и конденсатора Cф подключаемого к гнезду X2. В этом случае каскад оказывается охваченным местной частотно-зависимой отрицательной обратной связью которая приводит к частотным искажениям в области нижних частот, что следует учесть при выборе емкости конденсатора фильтра Cф .
4. Описание исследуемой схемы.
4.1. Экспериментальные исследования на лабораторном стенде
Исследование действия отрицательной обратной связи на параметры электронных схем осуществляется в работе с использованием каскада ОЭ (рис.1.7,а). Имеется возможность введения двух типов отрицательной обратной связи Z - типа и Y - типа. Обратная связь Z - типа вводится о помощью резистора в цепи эмиттера Rэ. Для устранения действия обратной связи применяются блокировочные конденсаторы Cэ1 и Cэ2.
Для введения обратной связи Y- типа в стенде предусмотрена возможность включения о помощью переключателя S5 между входом и выходом (гнезда Х12 и Х15 на рис.1.6) резистора Rв . Гнездо Х2 предназначено для подключения конденсатора фильтра, в качестве которого используется одна из блокировочных емкостей Cэ1,Cэ2.
4.2. Экспериментальные исследования методом схемотехнического моделирования на ПК с помощью программы EWB 5.12 Pro
Принципиальная схема представлена на рис. 4.1.
73
Рис. 4.1. Принципиальная схема лабораторных исследований
(Вариант 1)
Рис. 4.2. Принципиальная схема лабораторных исследований
(Вариант2)
5. ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИВ УКАЗАНИЯ
К ЕГО ВЫПОЛНЕНИЮ.
Подготовить измерительную аппаратуру и включить её для прогрева. Подготовить стенд и каскад ОЭ к работе: подключить входную и выходную цепи и измерительные приборы; установить Rк=Rк max,Rэ=Rэ max, переключатели S2-S5 в положение "I", заблокировать Rэ конденсатором Cэ2 ; установить точку покоя каскада резистором Rа1 на середину ли
74
нейного участка.
1. установить R ист = R ист min,Rн = Rн max ,подать с генератора сигнал амплитудой 30 мВ и частотою 1 кГц|. Измерить коэффициент усиления Kу=Uвых / Uвх.
2. Установить Rн= Rн min.Измерить коэффициент Kн = Uвых / Uвх. Рассчитать Kвых и Rвых согласно методическим заданиям к работе №1.
3. Установить Rист=Rист max . Измерить сквозной коэффициент K=Uвых / Uвх, рассчитать Kвх;Rвх.
. 4. Включить обратную связь Z- типа путем отключения конденсатора Cэ2 . Повторить измерения п.п. 1+3.
5. Отключить обратную связь Z-типа, заблокировав Rэ конденсатором Cэ2, и включить связь Y- типа переключателем S5. Повторить измерения п.п.1+ 3. Результаты измерений п.п.1 + 5 внести в таблицу.
Рассчитать глубину и коэффициент передачи для двух типов обратной связи. Сделать вывод о влиянии различных типов обратной связи на параметры усилителя (Kу,Rвх,Rвых). Утвердить результаты у преподавателя.
6. Выключить обратные связи; установить Rист= Rист min; Rн = Rн min. Снять нормированную АЧХ каскада.
7. Включить обратную связь Z или Н - типа. Снять нормированную АЧХ каскада при максимальной глубине обратной связи.
8. Установить Rэ в среднее положение, уменьшив глубину обратной связи. Снять нормированную АЧХ каскада. Сделать вывод о влиянии отрицательной обратной связи па частотные искажения. Утвердить результаты п.п. 6 + 8 у преподавателя.
9. Подключить к гнезду Х2 конденсатор Cэ1. Снять нормированную ДЧХ каскада в области НЧ (до 1 кГц).
10. Отключить Cэ1 и подключить к гнезду X2 конденсатор Cэ2. Снять АЧХ каскада в области НЧ. Сделать вывод о влиянии емкости конденсатора фильтра на частотные искажения. Утвердить результаты у преподавателя. 6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.
Отчет по данной работе должен содержать:
75
1) домашнее задание;
2) схему исследуемого каскада;
3) таблицу по результатам измерений п.п. 1+5;
4) АЧХ по п.п. 6 + 8 на одном графике;
5) АЧХ по л.п. 9 + 10 на одном графике;
6) анализ и выводы по каждой группе измерения и работе в целом.
Обратная связь |
Kу |
Kн |
K |
Kвх |
Kвых |
Rвх |
Rвых |
I.отсутствует 2. Z- типа 3.Y-типа |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.3. АЧХ каскада, охваченного цепью ООС Z – типа (ROS = RE = 100 0m, COS = CE = 1nF). Рис. 4.4.. (ROS = RE = 100 0m, COS = CE = 100 рF)
76
Исследование влияния ёмкости СЕ в качестве элемента ВЧ – коррекции ОС Z - типа
Влияние ёмкости СOS Y – типа на НЧ коррекцию
(СOS = 1мкФ, ROS = 0,5 кОм)
(СOS = 1мкФ, ROS = 1 кОм)
(СOS = 1мкФ, ROS = 2 кОм)