Собрать схему усилителя в соответствии с номером задания.
Создать папку с номером группы, например 6-AIU-3, в которой будет сохранён проект.
Студентам предлагается выполнять лабораторную работу по варианту в соответствии с номером по списку:
предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер Uкэвыбрать по формуле :
[В]
предельно допустимую силу тока коллектор выбрать по формуле:
[mA]
Напряжение питания выбрать из условия Uп <Uкэmax , округляя значения, например для 1-ого варианта можно задать напряжение питание равное 12 или 15 Вольт
Резистор в цепи коллектора выбрать по формуле:
Поскольку величина резистора стандартизирована, то необходимо выбрать ближайшее большее значение по ряду E12:
|
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,2 |
2,7 |
3,3 |
3,9 |
4,7 |
5,6 |
6,8 |
8,2 |
Допускается использование последовательне или параллельне соединение двух резисторов.
Для создания схемы необходимо произвести следующие действия :
найти и выбрать необходимые элементы и приборы ;
разместить элементы на рабочем пространстве окна;
соединить элементы проводами;
установить значения параметров элементов;
подключить контрольно-измерительные приборы;
Пример собранной схемы для одного из вариантов представлен на Рисунке 5.
Резистор в цепи коллектора R2 ограничивает максимальный ток коллектора и выбирается в соответствии с параметрами транзистораBC546BP. РезисторR1 и подстроечный резисторRV1 необходимы для установки начального положения рабочей точки усилительного каскада. РезисторыR3 иR4 выполняют функцию отрицательной обратной связи. РезисторR5 выполняет функцию нагрузки усилительного каскада. Конденсаторы С1 иС3 являются разделительными и предназначены для пропускания только переменной составляющей сигнала. Конденсатор С2 предназначен для шунтирования резисторовR3 иR4. Благодаря этому конденсатору большая часть переменной составляющей сигнала проходит через конденсатор, что позволяет повысить коэффициент усиления, не ухудшая качественные параметры усилительного каскада.
Рисунок 5
Настроить начальное положение рабочей точки усилителя без обратной связи.
Обычно настройка усилителя производиться без подачи на вход переменного сигнала. Поэтому выключатель на входе схемы должен быть разомкнут. Биполярный транзистор усиливает электрические сигналы только в том случае, когда его эмиттерный переход включен в прямом (проводящем) направлении, а коллекторный в обратном (непроводящем). В этом случае напряжение между базой и эмиттером должно составлять 0,6 - 0,74 В, а напряжение на коллекторе может быть найдено в первом приближении по формуле
|
|
(1) |
Поэтому необходимо изменять положение подстроечного резистора RV1 так чтобы на коллекторе было напряжение, вычисленное по формуле (1). После этого необходимо проверить величину напряжения между базой и эмиттером.
Исследовать амплитудную характеристику усилителя.
Амплитудная характеристика усилителя представляет зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного напряжения при постоянной частоте (обычно 1000Гц):
Для изменения
напряжения и частоты генератора
необходимо навести курсор на значок
и правой клавишей мыши открыть контекстное
меню, в котором выбрать пункт «EditProperties» (Ctrl+E).
При этом появляется окно, показанное
на рисунке 6
Рисунок 6
В позиции «Amplitude» установить величину напряжения входного сигнала. Если записать одни цифры, то единицы измерения – вольты. Для того что бы установить величину в милливольтах после значения ставят букву –m, а для установки величины в микровольтах ставят букву –u. Так, например, на рисунке 6 установлено амплитудное значение входного напряжения 5 микровольт.
Для установки необходимой частоты необходимо задать соответствующее значение в позиции «Frequency(Hz)». Так, например, на рисунке 6 установлена частота 1000 герц. Если необходимо задать частоту в килогерцах то после числового значения ставится буква –k(на английской раскладке).
Для вычисления коэффициента усиления по напряжению используют формулу:
|
|
(2) |
Но поскольку входное напряжение задаётся по амплитуде, а напряжение на выходе измеряется с помощью вольтметра, который показывает действующее (среднеквадратическое) значение, то в формуле для расчёта коэффициента усиления необходимо учитывать добавочный коэффициент – 1,41, в этом случае формула будет иметь вид:
|
|
(3) |
Начальное значение входного напряжения Uвх=0 вольт. В этом случае напряжение на выходе Uвыхопределяет собственные шумы усилителя Uвых= Uщума. Это значение выходного напряжения получают при разомкнутом входе, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7
Записать значения Uшума.
Результаты моделирования записать в таблицу 1. Первое значение Uвх=0 соответствует разомкнутому положению ключа на входе. Остальные значения должны возрастать по правилу: 1 мкВ, 2 мкВ, 5 мкВ, 10 мкВ, 20 мкВ, 50 мкВ, 100 мкВ, 200 мкВ и т.д. РассчитатьKuдля каждого значения по формуле 3 (кроме первого). Опыт необходимо прекратить в том случае когда величинаKuстанет в два раза меньше тех значений, которые имели место в середине характеристики.
Таблица 1
|
UВХ, мВ f=1000 |
0 |
2 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
120 |
150 |
200 |
300 |
|
UВЫХ, мВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KU
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|