4. Исследование влияние Cр1, Cр2 и Сэ на ачх и пх каскада.

Для проведения эксперимента создаем виртуальный лабораторный макет, показанный на рисунке 1.1.

Исходные установки приборов показаны на рисунке 1.2.

Подадим на вход каскада гармонический сигнал. Снимем АЧХ при исходных номиналах элементов, указанных на рисунке 1.2. Для снятия АЧХ используем плоттер, зафиксировав значения К₀, f_н и f_в при уровне частотных искажений 3дБ.

Уменьшим на порядок номинал C_р1 и вновь снимем АЧХ, определив значения К₀, f_н и f_в (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 АЧХ при уменьшении на порядок номинала C_р1

У меньшим на порядок номинал C_р2 и вновь снимем АЧХ, определив значения К₀, f_н и f_в (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 АЧХ при уменьшении на порядок номинала C_р2

Уменьшим на порядок номинал С_э и вновь снимем АЧХ, определив значения К₀, f_н и f_в (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 АЧХ при уменьшении на порядок номинала C_э

Результаты измерений К₀, f_н и f_в помещены в таблицу 4.1. Совмещенные графики АЧХ показаны на рисунке 4.4.

Таблица 4.1 Результаты эксперимента

Значение параметра  Условия эксперимента 	К0, дБ	fн, Гц	fв, мГц
СР1=1 мкФ, СР2=1 мкФ, СЭ=1000 мкФ кривая 1 на рисунке 4.4	35,8	465	8,07
СР1=100 нФ, СР2=1 мкФ, СЭ =1000 мкФ кривая 2 на рисунке 4.4	35,7	4240	8,07
СР1=1 мкФ, СР2=100 нФ, СЭ =1000 мкФ кривая 3 на рисунке 4.4	35,8	928	8,07
СР1=1 мкФ, СР2=1 мкФ, СЭ =100 мкФ кривая 4 на рисунке 4.4	35,8	928	8,07

Рисунок 4.4. Совмещенные графики АЧХ

П одадим на вход каскада импульсный сигнал (переключив вид сигнала генератора на «меандр» в настройках генератора). Снимем ПХ при исходных номиналах элементов, указанных на рисунке 1.1. Для снятия ПХ используем осциллограф в режиме Expand (рисунок 4.5), определим значения К₀,  и t_у.

Рисунок 4.5 Выходной сигнал при исходных номиналах элементов

У меньшим на порядок номинал C_р1 и вновь снимем ПХ, определив значения К₀,  и t_у (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 Выходной сигнал при уменьшении номинала C_р1

У меньшим на порядок номинал C_р2 и вновь снимем ПХ, определив значения К₀,  и t_у (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 Выходной сигнал при уменьшении номинала C_р2

У меньшим на порядок номинал С_э и вновь снимем ПХ, определив значения К₀,  и t_у (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 Выходной сигнал при уменьшении номинала C_э

Результаты измерений К₀,  и t_у помещены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 Результаты эксперимента

Значение параметра  Условия эксперимента 	К0, дБ		ty, c
СР1=1000 пФ, СР2=1000 пФ, Сэ=1 мкФ кривая 2 на рисунке 4.9	35,8	0,22	9,25·10^-8
СР1=100 пФ, СР2=1000 пФ, Сэ=1 мкФ кривая 4 на рисунке 4.9	35,7	0,61	1,00·10^-7
СР1=1000 пФ, СР2=100 пФ, Сэ=1 мкФ кривая 5 на рисунке 4.9	35,8	0,32	1,00·10^-7
СР1=1000 пФ, СР2=1000 пФ, Сэ=0,1 мкФ кривая 6 на рисунке 4.9	35,8	0,27	9,25·10^-8

Совмещенные графики АЧХ показаны на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 Совмещенные графики АЧХ при различных значениях разделительных и блокировочной емкостей.

Выводы по данному пункту работы.

Емкости разделительных и блокировочного конденсатора оказывают влияние на работу каскада в области низших частот и при передаче вершины импульса. Конденсатор С_р1 призван изолировать источник сигнала от входа каскада по постоянному току и соединить из по переменной составляющей сигнала. Конденсатор С_р2 выполняет аналогичную функцию по отношению к выходу каскада и нагрузке. Конденсатор С_э шунтирует резистор R_э по переменному току и тем самым ослабляет отрицательную обратную связь в каскаде на частоте сигнала.

Рассмотрим влияние разделительных конденсаторов. После поступления сигнала конденсатор С_р1 заряжается и входной ток, а значит, и выходные величины уменьшаются. При заряде конденсатора С_р2 входной ток не меняется, а ток и напряжение нагрузки уменьшаются. Получается спад вершины выходного импульса (кривые 4 и 5 на рисунке 4.9).

В обоих случаях в области НЧ получим (кривые 2 и 3 на рисунке 4.4):

.

- постоянная времени разделительной цепи.

,

где - эквивалентное сопротивление, стоящее слева от (обычно это выходное сопротивление предыдущего каскада или внутреннее сопротивление источника сигнала), - эквивалентное сопротивление, стоящее справа от (обычно это входное сопротивление следующего каскада или сопротивление нагрузки).

Относительный спад вершины выражается формулой:

.

Получить малый спад вершины можно только путем увеличения постоянной времени, т.е. увеличением емкости конденсаторов.

На рисунке 4.9 кроме прочего показано влияние конденсатора С_р1 на ПХ входной цепи, где кривая 1 – емкость конденсатора равна 1 мкФ, а кривая 2 - емкость конденсатора равна 100 нФ.

Рассмотрим влияние блокировочной емкости в цепи эмиттера. При подаче сигнала конденсатор С_э заряжается, уменьшается ток эмиттера; вместе с ним уменьшаются ток базы и выходные величины. Когда конденсатор С_э зарядится полностью и ток через него сделается равным нулю, сопротивление в цепи эмиттера станет равным R_э+r_э. Очевидно, что ток базы и выходные величины сильно уменьшаются за время переходного процесса, но их конечные значения будут все же отличны от нуля. В этом заключается принципиальная особенность влияния емкости С_э по сравнению с влиянием емкостей С_р1 и С_р2.

Выражение для определения влияния С_э на коэффициент передачи каскада аналогично выражению для С_р1 и С_р2, с той разницей, что постоянная времени блокировочной цепи равна:

.

Соответственно, видно, что при прочих равных условиях емкость С_э должна быть значительно больше, чем разделительные емкости.

Анализируя вышесказанное и результаты эксперимента, можно сказать, что уменьшение блокировочной емкости значительно меньше влияет на АЧХ и ПХ каскада (кривые 4 на рисунке 4.4 и 6 на рисунке 4.9), чем уменьшение разделительных емкостей. Наибольшее же влияние оказывает уменьшение емкости С_р1.