4. Исследование влияние Cр1, Cр2 и Си 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

Уменьшим 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_и 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_и

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=1000 пФ, СР2=1000 пФ, СИ=1 мкФ кривая 1 на рисунке 4.4	23,8	2400	2,12
СР1=100 пФ, СР2=1000 пФ, СИ=1 мкФ кривая 2 на рисунке 4.4	21,5	13200	2,52
СР1=1000 пФ, СР2=100 пФ, СИ=1 мкФ кривая 3 на рисунке 4.4	23,1	14000	2,24
СР1=1000 пФ, СР2=1000 пФ, СИ=0,1 мкФ кривая 4 на рисунке 4.4	23,0	4230	2,12

Рисунок 4.4. Совмещенные графики АЧХ

Подадим 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

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

Р исунок 4.6 Выходной сигнал при уменьшении номинала C_р1

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

Р исунок 4.7 Выходной сигнал при уменьшении номинала C_р2

Уменьшим на порядок номинал С_и и вновь снимем ПХ, определив значения К₀,  и t_у (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 Выходной сигнал при уменьшении номинала C_и

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, СИ=1 мкФ кривая 2 на рисунке 1	23,8	0,18	1,95·10^-^7
СР1=100 пФ, СР2=1000 пФ, СИ=1 мкФ кривая 4 на рисунке 1	21,5	0,61	1,5·10^-7
СР1=1000 пФ, СР2=100 пФ, СИ=1 мкФ кривая 5 на рисунке 1	23,1	0,61	1,32·10^-7
СР1=1000 пФ, СР2=1000 пФ, СИ=0,1 мкФ кривая 6 на рисунке 1	23,0	0,24	2,0·10^-7

Совмещенные графики АЧХ показаны на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 Выходные сигналы 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_и шунтирует резистор R_и 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).

Незначительное снижение коэффициент передачи каскада в области СЧ при уменьшении емкости вызвано, видимо увеличением активного сопротивления конденсаторов, соответственно ослаблением входного и выходного тока.

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 1000 pF, а кривая 2 - емкость конденсатора равна 100 pF.

Рассмотрим влияние блокировочной емкости в цепи истока. При подаче сигнала конденсатор С_и заряжается, уменьшается ток истока; вместе с ним уменьшаются ток затвора и выходные величины. Когда конденсатор С_и зарядится полностью и ток через него сделается равным нулю, сопротивление в цепи истока станет равным R_и+r_и. Очевидно, что ток затвора 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_и по сравнению с влиянием емкостей С_р1 и С_р2.

Выражение для определения влияния С_и 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_и 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.