Библиографический список к работе

1. Тихонов А.И. Электронный счетчик электрической энергии: учеб. пособие / А.И. Тихонов, В.И. Степанов. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. – 75 с.

2. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений / С.А. Спектор. – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 320 с.

3. Зыкин Ф.А. Измерение и учет электрической энергии / Ф.А. Зыкин, В.С. Коханович. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 104 с.

4. Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сиг­налов / Е.А. Коломбет. – М.: Радио и связь, 1991. – 376 с.

Компьютерная лабораторная работа № 5 измерение основных параметров и характеристик широкополосного усилителя

Цель работы: исследовать экспериментально снятые характеристики и параметры широкополосного усилителя (ШПУ) на биполярном транзисторе.

1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении

1. Изучить методы измерения и исследования основных параметров и ха­рактеристик ШПУ.

2. Экспериментально снять зависимости коэффициента передачи (усиле­ния), входного и выходного сопротивлений, амплитудно-частотной характери­стики в функции от частоты.

3. Проанализировать полученные зависимости и сделать вывод относитель­но оптимальности требуемых параметров усиления.

4. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

2. Алгоритм компьютерной программы для выполнения лабораторной работы

2.1. Технические параметры исследуемого усилителя

В работе исследуется широкополосный усилитель, функционирующий в диапазоне частот 0,01–100 МГц, спроектированный и разработанный в соответствии с требованиями, предъявляемыми к современным перспективным широко­полосным усилителям (ШПУ). Усилитель в рабочем диапазоне частот имеет сле­дующие технические показатели:

1) коэффициент усиления – 12±1 дБ;

2) коэффициент шума – не более 3,0 дБ;

3) входные и выходные сопротивления – в пределах 30–80 Ом;

4) сопротивления источника сигнала (генератора) и нагрузки – 75 Ом;

5) нелинейные искажения, оцениваемые динамическим диапазоном по ин­термодуляции третьего порядка, – 90–112 дБ (исследуется в последующей лабо­раторной работе);

6) напряжение питания при токе потребления 100 мА – 15 В ±1 В.

Особенностью уси­лителя является использование на входе и выходе трансформаторов типа «длин­ной линии» (ТДЛ), которые на высоких частотах диапазона функционируют как длинная линия (рис. 1, б), а на низких – как обычный трансформатор (рис. 1, а), их вол­новое сопротивление (ρ) полностью определяет широкополосность уси­лителя (рис. 1, в).

а)

б)

в)

Рис. 1. Эквивалентная схема ТДЛ: а – на низких частотах; б – на высоких; в – принципиальная электрическая схема исследуемого ШПУ на ТДЛ

2.2. Порядок выполнения лабораторной работы

Лабораторная работа является одной из составных частей разработанного на кафедре электронного лабораторного практикума.

Комплекс программ является лабораторным практикумом по основам измерительной техники и включает в себя четыре приложения.

Интерфейс каждого приложения аналогичен. Все активные компоненты управления, такие как кнопки, ползунки, элементы выбора, расположены в удобной последовательности, переключаться между ними или управлять можно как мышкой, так и с помощью клавиатуры (стрелки вверх, вниз, вправо, влево и клавиша Tab). При запуске программы в центре экрана появляется окно-меню для выбора выполняемой лабораторной работы. Оно изображено на рисунке 2.

Рис. 2. Окно-меню для выбора выполняемой лабораторной работы

1) Запускаем файл «LabWork».

2) Приложение начинает свою работу, и мы видим основное окно программы, в котором представлены цель и задания к работе, а также теоретические сведения о применении, методах измерения и исследования основных параметров и характеристик ЭУ, контрольные вопросы для самопроверки студента (рис. 3).

Для чтения теоретического материала необходимо воспользоваться полосой прокрутки.

3) Для выполнения практической работы необходимо нажать на кнопку «Далее», появляется окно (рис. 4), в котором изображена принципиальная схема усилителя, а также схема для измерения коэффициента усиления, входного и выходного усилителя, а также поясняющие рисунки.

Рис. 3. Окно программы с целью и заданием к работе, а также теоретические сведения

Рис. 4. Окно программы с изображением схемы усилителя, а также схем измерений

4) При нажатии на кнопку «Далее» появляется окно (рис. 5) для ввода значений U_вх,U_вых.хх, номер применяемого ТДЛ (вариант, указанный преподавателем) и граничные частоты для анализа, в МГц. После, нажав на кнопки «Расчет …», программа рассчитает входное сопротивление R_вх и выходное сопротивление R_вых, а также выходное напряжение U_вых и коэффициент усиления К_у.

Рис. 5. Окно программы для ввода и расчета параметров

5) Снова следует нажать кнопку «Далее», после чего появится таблица с результатами измерений (рис. 6), необходимая для построения АЧХ. При нажатии на кнопку «График АЧХ» на экран выводится график соответствующей характеристики (рис. 7), который далее можно будет сохранить в двух предложенных форматах.

6) На завершающем этапе рассчитывается коэффициент широкополосности (рис. 8).

7) После выполнения эксперимента студент предъявляет преподавателю данные исследования и ему предлагается ответить на контрольные вопросы, реализованные также в программе компьютерного тестирования (см. рис. 2 предыдущей работы). При положительном результате тестирования студенту зачитывается лабораторная работа.

Рис. 6. Окно программы с полученными данными

Рис. 7. Окно программы с графиком АЧХ

Рис. 8. Окно программы для расчета коэффициента широкополосности