5. Проведение измерений
5.1 Подготовка к работе
5.1.1 Открыть моделирующую систему EWB. Открыть сохраненную в предыдущей работе схему усилительного каскада. Дополнить ее так, чтобы получилась схема согласно рисунку 18.
Источники напряжения и символ заземления находятся в труппе "Sources", резисторы и конденсаторы – в группе "Basic", измерительные приборы – за красной цифрой 8.
Транзистор и резистор RК включить те же, что использовались в предыдущей работе. Остальные параметры элементов схемы выбираются из таблицы 12 согласно номеру варианта.
Транзисторы находятся в библиотеке "Motorol 1" или "National 2".
Табл. 12. Исходные данные усилительного каскада.
-
№
Тип
транзистора
RБ1
кОм
RБ2
кОм
RЭ
Ом
C1
мкФ
C2
мкФ
CЭ
мкФ
1
Q2N4400
120
10
20
5
1
260
2
Q2N2895
120
11
15
5
2.2
320
3
Q2N2896
120
9.1
13
4
2
360
4
ВС394
120
9.1
12
4
4
400
5
BF258
100
10
16
5
1
300
6
BSS71
100
11
12
5
2
330
7
Q2N3500
120
10
18
6
3
220
8
Q2N3501
130
10
18
6
1
220
9
Q2N4014
130
10
14
4
2
200
10
Q2N4400
130
12
22
4
1
200
11
PN2369
120
10
20
5
1
260
12
PN2369A
120
11
15
5
2.2
320
13
PN4274
120
9.1
13
4
2
360
14
PN4275
120
9.1
12
4
4
400
15
PN5134
100
10
16
5
1
300
16
PN5135
100
11
12
5
2
330
17
PN5136
120
10
18
6
3
220
18
PN5137
130
10
18
6
1
220
19
PN3642
130
10
14
4
2
200
20
PN3641
130
12
22
4
1
200
Внимание. - При извлечении элементов из библиотек программа автоматически присваивает им порядковый номер.
- Конденсаторы С1, С2, СЭ – полярные (обозначены символом +).
31
Приборы М1, М3, М4 установить в режим АС – режим измерения переменного тока и напряжения.
Установить напряжение источника V2 равным напряжению ЕК, принятому в предыдущей работе.
Установить напряжение источника сигнала V1 = 10 mV, частоту – 1000 Гц (1 кГц). Это напряжение далее обозначается UВХ. Вольтметр М4 измеряет напряжение на нагрузке UH , оно же является выходным напряжением UВЫХ.
Включить режим моделирования. Если все собрано правильно, то на выходе усилителя вольтметр М4 покажет напряжение порядка 0,8 – 1,5 Вольта.
5.1.2 Раскрыть осциллограф и убедиться, что нелинейные искажения сигнала отсутствуют (нет искажений формы синусоидального сигнала). Если таковые имеются, то уменьшить напряжение на входе.
Закрыть осциллограф.
5.2 Порядок проведения работы
5.2.1 Параметры усилителя без обратной связи
– Определить коэффициент усиления каскада с нагрузкой по напряжению
КUн = UВЫХ/UВХ, (показания М4/V1) (UВХ = V1 = 10 mB).
– Определить коэффициент усиления каскада по току
КI = IВЫХ/IВХ, (показания М3/М1).
– Вычислить коэффициент усиления каскада по мощности
КР = КU·КI (КР >> 1).
– Определить входное сопротивление каскада на переменном токе
rВХ = V1/IВХ (показания V1/М1) [кOм].
– Определить выходное сопротивление каскада.
Для этого удалить соединение между амперметром М3 и точкой [1] т.е. отключили нагрузку от выхода усилителя, обеспечив режим холостого хода UВЫХхх.
32
Записать показания вольтметра М4.
UВЫХхх
– UВЫХ
IВЫХ
rВЫХ
= ,
где UВЫХхх – напряжение на выходе усилителя в режиме холостого хода,
UВЫХ и IВЫХ – напряжение и ток на выходе усилителя при подключенном сопротивлении нагрузки RН, полученные в предыдущем опыте.
Примечание. rВЫХ ≈ RK.
– Вычислить коэффициент усиления каскада с отключенной нагрузкой (на холостом ходу).
КUx = (UВЫХхх)/V1 (КUx > КUн).
Записать показания амперметра М2. Это ток, потребляемый усилителем от источника питания V2.
Подключить нагрузку к выходу усилителя (восстановив соединение амперметра и точки 1).
Вновь записать показания амперметра М2.
- Получить амплитудную (передаточную) характеристику усилителя.
Для этого входное напряжение источника V1 уменьшить до нуля. Затем, увеличивая его через 2 мВ, записывать в протокол значения выходного напряжения (M4). Напряжение увеличивать до 20 мВ.
Результаты занести в таблицу 13 строки 1 и 2.
Табл. 13. Результаты измерений.
-
1
UВХ, [мB] (V1)
0
2
. . .10 . . .
18
20
2
UВЫХ [мB] (M4)
3
UВЫХ [мB] (M4)
- Определение нижней граничной частоты ƒНгр усилителя переменного тока.
Установить такое напряжение на входе (таблица 13), чтобы напряжение на выходе оказалось равным 1,0 В.
Уменьшая частоту входного сигнала V1 найти такое ее значение, при котором выходное напряжение усилителя уменьшится до 0,7 В. Записать в протокол значение полученной частоты.
Установить частоту сигнала равной 1000 Гц.
5.2.2 Исследование влияние отрицательной обратной связи по току на параметры усилителя
– Отключить конденсатор СЭ от эмиттера. Установить напряжение V1 равным нулю.
– Увеличивая входное напряжение от 0 до 20 мВ через 2 мВ, заполнить строку 3 таблицы 13.
Установить V1 = 20 мВ.
32
– Определить коэффициент усиления каскада с обратной связью КUос = UВЫХ/UВХ (показания М4/V1).
– Определить КI , вычислить КР.
– Определить входное сопротивление каскада с обратной связью rВХ = V1/IВХ.
– Отключить нагрузку. Определить коэффициент усиления с обратной связью без нагрузки (RН ) КUос = UВЫХ/V1 .
– Определить выходное сопротивление каскада с обратной связью.
Подключить сопротивление нагрузки.
Установить такое напряжение на входе (таблица 13), чтобы напряжение на выходе оказалось равным 1,0 В.
Уменьшая частоту входного сигнала найти такое ее значение, при котором выходное напряжение усилителя уменьшится до 0,7 В. Записать в протокол значение полученной частоты.