V. Содержание отчёта

1. Принципиальная схема усилителя и список используемых измеритель-ных приборов.

2. Построенные на одном графике в одном и том же масштабе четыре на-грузочные характеристики, относящиеся к пп. 1…4.

3. Сравнение технических показателей усилителя без обратной и с обрат-ными связями различных видов, а также объяснение полученных результатов.

Литература: [2], с. 30…48.

Работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗИСТИВНОГО КАСКАДА ОЭ

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование влияния частотных свойств транзистора и постоянной вре-мени переходной цепи каскада на величину вносимых им амплитудно-частот-ных искажений.

II. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Причиной образования частотных искажений является наличие в усилии-теле реактивных элементов (ёмкостей и индуктивностей), приводящее к зависи-мости от частоты напряжений и токов в цепях усилителя.

Частотные искажения определяются на основе частотной характеристики, представляющей собой зависимость коэффициента передачи каскада (или уси-лителя в целом) от частоты, то есть

,

где K – коэффициент усиления; φ – угол сдвига фаз, вносимый каскадом (уси-лителем).

Поскольку режим работы устройств, являющихся нагрузкой усилителя, определяется обычно напряжением, а не током, исследуют, как правило, час-тотную характеристику коэффициента передачи по напряжению . Для удоб-ства частотную характеристику этого коэффициента передачи разделяют на две составляющие: амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики (АЧХ и ФЧХ).

Диапазон усиливаемых частот широкополосного каскада может быть условно разбит на следующие части:

а) полоса средних частот (от сотен герц до десятков килогерц), в пределах которой каскад практически не вносит ни амплитудно-, ни фазочастотных иска-жений;

б) полоса низших частот (от сотен до десятков герц), в пределах которой образуются амплитудно- и фазочастотные искажения, вызываемые частотной зависимостью сопротивлений внешних цепей каскада;

в) полоса пропускания частот (от десятков килогерц до единиц или де-сятков мегагерц), в пределах которой образуются амплитудно- и фазочастотные искажения, вызываемые в основном частотной зависимостью параметров тран-зистора.

Принципиальная схема некорректированного резистивного каскада ОЭ представлена на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема некорректированного резисторного каскада ОЭ

Приближённые схемы замещения каскада для области средних, низших и высших частот приведены на рис. 5,а, б, в.

Рис. 5. Схемы замещения некорректированного каскада:

а – в области средних частот; б – в области низших частот; в – в области высших частот.

Схема замещения в области низших частот (рис. 5 б) приведена без учёта влияния цепи , так как емкостное сопротивление конденсатора(см. рис. 4) на всех частотах, вплоть до самой низкой, во много раз меньше сопро-тивления. В то же время, влиянием ёмкостипренебречь нельзя, так как в области низших частот её сопротивление становится сравнимым по величине с сопротивлением резистора. Это приводит к спаду частотной характеристики на низших частотах (при неизменном уровне сигнала на входе), обусловлен-ному перераспределением напряжения между неизменным сопротивлениеми сопротивлением, которое увеличивается с понижением частоты. Други-ми словами, в рассматриваемой полосе частот образуются частотные искаже-ния.

Амплитудно-частотная характеристика по отношению к ЭДС сигнала может быть определена из выражения

, дБ,

где – сквозные коэффициенты усиления для рассматриваемой и сред-ней частот соответственно.

Частота, на которой усиление уменьшается в раз или на 3 дБ по срав-нению с его значением на средних частотах, называется граничной частотой; угол сдвига фаз, вносимый на этой частоте, равен 45^о.

На схеме замещения в области высших частот (рис.5 в) конденсатор отсутствует, так как его сопротивлением в рассматриваемой полосе частот можно пренебречь, сопротивление. По мере роста частоты ω уменьшается статический коэффициент усиления по току:

(– коэффициент усиления в режиме короткого замыкания), что приводит к снижению задающего тока генератора. Кроме того, возрастает шунтирую-щее действие эквивалентной ёмкости коллекторного перехода, со-противление которойуменьшается с ростом частоты (актив-ная составляющая внутреннего сопротивления генератораи её изменения, ввиду больших абсолютных значений практически не влияют на вносимое кас-кадом усиление).

Таким образом, с ростом частоты снижается величина тока , проходя-щего через сопротивление

,

и уменьшается величина указанного сопротивления. Это приводит к спаданию выходного напряжения при неизменном входном напряжении, что равносильно частотным искажениям в рассматриваемой области высших час-тот.

Так как от широкополосного усилителя желательно получить возможно большее усиление при достаточно широкой полосе равномерно усиливаемых частот, эффективность работы этого усилителя определяется коэффициентом добротности:

,

где – сквозной коэффициент усиления на средней частоте, а– верхняя граничная частота.