- •Издательство мэи
- •Лабораторная работа № 1 изучение одиночных усилительных каскадов переменного тока на средних частотах
- •Краткое описание усилительных каскадов
- •Для каскада оЭсоответственно получим
- •Полное входное сопротивление каскада
- •Амплитудная характеристика каскада
- •Задание
- •Лабораторная работа № 2 амплитудно-частотная характеристика и искажения прямоугольного импульса одиночным усилительным каскадом
- •Амплитудно-частотная характеристика каскада
- •Искажение прямоугольного импульса усилителем
- •Задание
- •Лабораторная работа № 3 бестрансформаторные усилители мощности
- •Усилитель мощности класса в
- •Усилитель мощности класса а
- •Нелинейные искажения ум
- •Усилительные свойства каскада
- •Описание установки
- •Задание
- •Лабораторная работа № 4 дифференциальный каскад
- •Усилительные свойства
- •Амплитудная характеристика каскада
- •Разбаланс и температурный дрейф каскада
- •Описание стенда
- •Задание
- •Операционные усилители
- •Основные параметры и структура операционного усилителя
- •Дифференциальные каскады
- •Методические указания
- •Задание
- •Лабораторная работа № 6 усилители с частотно-независимой обратной связью
- •Общая характеристика цепей обратных связей
- •Характеристики исследуемого усилителя без ос
- •Усилитель с частотно-независимой ос
- •Методика измерении и лабораторный стенд
- •Задание
- •Задания, выполняемые по указанию преподавателя
- •Лабораторная работа № 7 усилители с частотно-зависимой обратной связью (активные фильтры)
- •Полосовые фильтры
- •После преобразований получаем
- •Задание
- •Библиографический список
- •Лабораторная работа № 8 стабилизаторы постоянного напряжения
- •Основные параметры стабилизаторов напряжения
- •Параметрический стабилизатор напряжения
- •Однокаскадные стабилизаторы
- •Многокаскадные стабилизаторы
- •Рекомендации по проведению измерений
- •Задание по изучению стабилизатора постоянного напряжения
- •Лабораторная работа № 9 Работа стабилизатора постоянного напряжения от сети переменного тока
- •Выпрямитель. Работа на активно-емкостную нагрузку
- •Выпрямитель со стабилизатором постоянного напряжения
- •Задание по изучению выпрямителя
- •Содержание
- •Учебное издание
Искажение прямоугольного импульса усилителем
Искажения формы прямоугольного импульса усилителем и его амплитудно-частотная характеристика тесно связаны друг c другом. В лабораторной работе изучается усилительный каскад, верхняя и нижняя граничные частоты которого существенно различаются. В этом случае для оценки искажения импульсного сигнала каскад с определенной степенью точности можно представить схемой замещения (рис. 2.2, а). Здесь усилитель представлен частотно-независимым звеном с коэффициентом передачи по напряжению KU0, соответствующим усилению на средних
Рис.2.2. Упрощенная эквивалентная схема усилителя в области нижних частот, и связанные с этим искажения вершины прямоугольного импульса (а); упрощенная эквивалентная схема усилителя в области верхних частот, и связанные с этим искажения переднего и заднего фронтов импульса (б); полное искажение импульса (г) при действии обеих причин (в) |
частотах. Уменьшение коэффициента передачи в области нижних частот, описываемое звеном C01R01 = tН = 1 / wН всего усилительного каскада, и спад вершины усиливаемого импульса имеют одну и ту же причину. Аналогично, уменьшение коэффициента усиления в области верхних частот описываемое звеном tВ = C02R02 = 1/wВ всего усилителя, и завал фронта усиливаемого импульса имеют одну и ту же причину.
Значительное отличие верхней граничной частоты от нижней приводит к тому, что переходной процесс при формировании фронта импульса практически не влияет на процесс формирования его вершины, и эти процессы можно рассматривать независимо.
Формирование фронта импульса определяется зарядкой емкости C02 через резистор R02 в интегрирующем звене рис. 2.2, а, т.е. связано с существованием верхней граничной частоты усилителя. Процесс описывается уравнением
(EГ – UВЫХ) / R02 = C02 dUВЫХ /d t.
Его решение: – UВЫХ(t)/EГ = 1 – exp(– t /tВ)
позволяет определить времена нарастания (t0-1) и спада (t1-0) импульса (рис. 2.2, б) на уровне 0.1 – 0.9 от установившегося значения:
t0-1 = t1-0 = 2.2tВ = 2.2 / wВ = 0.35 / fВ.
Формирование вершины импульса определяется перезарядкой емкости C01 через резистор R01 в дифференцирующем звене и связано с наличием нижней граничной частоты усилителя. Процесс описывается уравнением
C01 d (EГ – UВЫХ) / d t = UВЫХ /R01.
Его решение
DUВЫХ(TИ)/ EГ = 1 – exp(–TИ /tН )
позволяет определить временя TИ, за которое произойдет спад вершины импульса DUВЫХ (рис. 2.2, в). Если DUВЫХ / EГ < 0.2, то
DUВЫХ / EГ @ TИ /tН .
Полная осциллограмма искаженного импульса представлена на рис. 2.2, г.
Необходимо подчеркнуть, что рассмотренные соотношения справедливы для одиночных RC–цепей. В реальных усилителях таких цепей несколько, и поэтому в этом случае эти соотношения являются оценочными.
Задание
1. Для выбранного каскада исследовать режим работы по постоянному току. Определить необходимые малосигнальные параметры транзистора и с учетом данных ta, tb и находящихся на стенде номиналов элементов схемы рассчитать wВ и wН частоты каскада.
2. Снять амплитудно-частотную характеристику каскада. При этом уровень сигнала должен быть таким, чтобы не допускалось появление нелинейных искажений. Построить амплитудно-частотную характери-стику (в полулогарифмическом масштабе). Определить по результатам измерений wВ и wН частоты. Сравнить с рассчитанными в п. 1.
3. Изучить импульсные свойства каскада. Для этого воспользоваться генератором прямоугольных импульсов (Г5-54) и осциллографом (С1-94). Регулировать амплитуду входного сигнала так, чтобы не превышать амплитудные возможности каскада. Измерить длительности фронтов нарастания и спада выходного сигнала. Сравнить с ожидаемым из измерений п. 2.
4. Подобрать длительность импульса так, чтобы относительный спад вершины импульса на выходе усилителя составлял не более 20%. Измерить длительность импульса. Результат сопоставить с ожидаемым из п.2.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Гусев В.Г., Гусев М.Ю. Электроника. – М.: Высш. шк., 1982. С. 162–180.
2. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. – М.: Телеком, 1999.