Контрольные вопросы

1. При каком включении транзистора входное сопротивление усилительного каскада наименьшее?

2. При каком включении транзистора усилительный каскад имеет наибольшее входное сопротивление?

3. Какой усилитель называют эмиттерным повторителем? Каковы его назначения, свойства?

4. Объясните назначение элементов, входящих в схему резистивно-ёмкостного усилителя на транзисторах.

5. Как подается смещение на транзистор типа р-n-р при его включении по схеме с общим эмиттером?

6. Что такое активный режим работы транзистора?

7. Что происходит с рабочей точкой транзистора при изменении сопротивления резисторов R₁ иR₂?

8. Как изменится усиление каскада (схема с ОЭ), если исключить из него конденсатор С_э?

9. Какие элементы схемы влияют на АЧХ усилителя в области нижних и верхних частот сигнала?

10. Как проявляют себя нелинейные искажения при усилении синусоидальных сигналов?

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Схема установки с краткой характеристикой её элементов.

3. Таблицы наблюдений, результаты расчётов и графики.

4. Краткие ответы на контрольные вопросы.

5. Краткие выводы.

Лабораторная работа 6 Исследование избирательного усилителя

Цель работы: Изучение устройства и принципа действия избиртельного усилителя.

Оборудование: 1. Лабораторный макет.

2. Генератор высокой частоты Г4-18.

3. Электронный вольтметр В3-13.

4. Источник питания «Агат».

5. Соединительные провода.

Рекомендательный библиографический список: [1], Гл.9: §§ 9.1, 9.12; [4], Гл.5: §§ 5.1, 5.3; [5], Гл.5: §§ 5.1–5.3, 5.6.

Избирательными называются усилители, усиливающие сигналы в относительно узкой полосе частот.

Избирательные усилители применяются главным образом для усиления сигналов высокой частоты и разделяются на два вида: избирательные усилители, работающие на фиксированной частоте, и перестраиваемые избирательные усилители. Первые называются полосовыми, вторые – резонансными.

Для усиления сигнала в узкой полосе частот и в полосовых, и в резонансных усилителях используют частотно-избирательные цепи. В резонансных усилителях используют простые частотно-избирательные цепи, а в полосовых – достаточно сложные. В качестве нагрузки резонансного усилителя применяется одиночный колебательный контур, который легко перестраивается с одной частоты на другую с помощью конденсатора переменной емкости. В полосовых усилителях нагрузка представляет собой систему связанных колебательных контуров, и перестройка контуров конденсаторами переменной емкости становится сложной задачей, поскольку все конденсаторы необходимо перестраивать одновременно.

Избирательные усилители более экономичны по сравнению с RC-усилителями, т.к. в нагрузке-контуре практически не происходит потерь постоянного напряжения. Поэтому для него может потребоваться меньшее напряжение питания.

В случае резонансного усилителя выходное напряжение снимается с коллектора (стока) транзистора, а в полосовом – со второго контура (или последующих контуров, если их больше двух).

Основными показателями избирательных усилителей являются максимальный коэффициент усиленияК_о, средняя частотаf_o, полоса пропускания по уровню 0,7f_0,7и избирательность, которые определяются амплитудно-частотной характеристикой усилителя. Коэффициент усиления резонансного усилителя определяется эквивалентным сопротивлением нагрузки. Как известно, эквивалентное сопротивление контура зависит от частоты. Поскольку контур настраивается в резонанс на частотуf_o, то его эквивалентное сопротивление на этой частоте является чисто активным. Полоса пропускания контура находится обычно по уровню 0,7 от резонансного значения. Величина полосы пропускания зависит от параметров контура (R, L, C) и шунтирующего сопротивления следующего каскада, которое ухудшает собственную добротность контура. Внутреннее сопротивление источникаR_i, питающего контур, тоже изменяет полосу пропускания контура. Если это сопротивление много больше полного сопротивления контура, то полоса пропускания зависит практически только от свойств контура.

Избирательность усилителя зависит от крутизны склонов его амплитудно-частотной характеристики. Чем резче изменяется коэффициент усиления на границах полосы пропускания, чем меньше коэффициент усиления избирательного усилителя за пределами полосы пропускания, тем выше его избирательность.

Идеальный избирательный усилитель должен иметь коэффициент прямоугольности, равный единице, а форма его амплитудно-частотной характеристики приближаться к прямоугольной форме. В этом случае усилитель обладает равномерным усилением в пределах полосы усиления. Одновременно с этим все частоты, лежащие за пределами выбранного диапазона, подавляются, что необходимо для достижения нужной избирательности. Однако получение прямоугольной формы амплитудно-частотной характеристики усилителя связано с большими трудностями – необходимостью построения колебательных систем, состоящих из нескольких связанных колебательных контуров. Такие системы сложны в регулировке, дороги и применяются лишь в тех случаях, когда требования к прямоугольности характеристики высоки.

В полосовых усилителях так же, как и в резонансных усилителях, частотная характеристика всего усилителя определяется частотной характеристикой цепи нагрузки. Поскольку частотная характеристика для связанных контуров имеет практически плоскую вершину (при определённой связи между контурами) и достаточно крутые склоны, то и форма частотной характеристики полосового усилителя оказывается значительно лучше, чем у резонансного.

Полосовые усилители находят широкое применение в электронной технике и, в частности, радиоприёмных устройствах – супергетеродинных приёмниках. Одним из основных каскадов таких приёмников является усилитель промежуточной частоты, осуществляющий основное усиление слабых сигналов и избирательность приемника. Если амплитудно-частотная характеристика этого усилителя близка к прямоугольной форме, то это свидетельствует о высокой избирательности приемника и равномерности усиления в пределах полосы пропускания. Обычно связь между контурами устанавливается близкой к критической или несколько больше ее.

Для оценки качества избирательных усилителей используют коэффициент прямоугольности К_памплитудно-частотной характеристики, под которым понимают отношение ширины полосы пропускания усилителя по уровню 0,1 (иногда 0,01)к ширине полосы пропускания по уровню 0,7:

K_п0,1 =Δf_0,1/Δf_0,7 или K_п0,01 =Δf_0,01/Δf_0,7