САЭУ - ЛР3 БРР

Федеральное агентство связи

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский Технический Университет Связи и Информатики

(МТУСИ)

Кафедра радиооборудования и схемотехники

Лабораторная работа №3

Исследование свойств усилителя с последовательной ООС по напряжению

Выполнил

студент группы БРР1601

Савенко С. С.

Проверил

Кубицкий А.А.

Москва 2018

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование влияния последовательной ООС по напряжению на основные показатели усилителя в сравнении со случаем отсутствии таковой.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Рассмотрим схему усилителя, приведенную на рис.1

Рисунок 1. Схема УМЗЧ.

При помощи режима анализа по постоянному току (Dynamic DC) проверим режимы работы каскадов.

Рисунок 2. Режим анализа схемы по постоянному току (Dynamic DC)

Используя частотный режим анализа (AC) получим АЧХ коэффициента усиления по напряжению К_u(f) (Рис.3) и сквозного коэффициента усиления K_скв(f) (Рис.4)

По К_u(f):

• f_ниж = 23.734 Гц; f_верх = 17.89 МГц; К_u(0.707) = 2.932; К_u(макс) = 4.147;

По K_скв(f):

• f_ниж = 23.048 Гц; f_верх = 16.107 МГц; К_u(0.707) = 2.301; К_u(макс) = 3.255;

Рисунок 3. АЧХ коэффициента усиления по напряжению К_u(f)

Рисунок 4. АЧХ сквозного коэффициента усиления K_скв(f)

Вывод: Последовательная ООС по напряжению значительно уменьшает коэффициент усиления, но она расширяет полосу пропускания усилителя.

Рассчитаем, опираясь на результаты предыдущей работы, глубину обратной связи

Используя частотный режим анализа (AC) и режим Stepping получим АЧХ коэффициента усиления по напряжению К_u(f) (Рис.5) и сквозного коэффициента усиления K_скв(f) (Рис.6) при различных величинах R₁₀ от 1 кОм до 1,6 кОм с шагом 0,3 кОм

По К_u(f):

• R₁₀ = 1 кОм: f_ниж = 25.016 Гц; f_верх = 18.1 МГц; К_u(0.707) = 2.876; К_u(макс) = 4.068;

Δf_проп = 18.1 МГц;

• R₁₀ = 1,3 кОм: f_ниж = 23.734 Гц; f_верх = 17.89 МГц; К_u(0.707) = 2.932; К_u(макс) = 4.147 ; Δf_проп = 17.89 МГц;

• R₁₀ = 1,6 кОм: f_ниж = 22.932 Гц; f_верх = 17.897 МГц; К_u(0.707) = 2.967; К_u(макс) = 4.197 ; Δf_проп = 17.897 МГц;

По K_скв(f):

• R₁₀ = 1 кОм: f_ниж = 24.419 Гц; f_верх = 16.184 МГц; К_u(0.707) = 2.257; К_u(макс) = 3.197 ; Δf_проп = 16.184 МГц;

• R₁₀ = 1,3 кОм: f_ниж = 23.048 Гц; f_верх = 16.107 МГц; К_u(0.707) = 2.301; К_u(макс) = 3.255 ; Δf_проп = 16.107 МГц;

• R₁₀ = 1,6 кОм: f_ниж = 22.177 Гц; f_верх = 16.065 МГц; К_u(0.707) = 2.33; К_u(макс) = 3.295 ; Δf_проп = 16.065 МГц;

Рисунок 5. АЧХ коэффициента усиления по напряжению К_u(f) при различных величинах R₁₀ от 1 кОм до 1,6 кОм с шагом 0,3 кОм

В каждом из случаев рассчитаем глубину обратной связи

Рисунок 6. АЧХ сквозного коэффициента усиления K_скв(f) при различных величинах R₁₀ от 1 кОм до 1,6 кОм с шагом 0,3 кОм

В каждом из случаев рассчитаем глубину обратной связи

Вывод: Увеличение значения сопротивления нагрузки влечет увеличение коэффициента усиления по напряжению К_u и сквозного коэффициента усиления K_скв, а также влечет уменьшение полосы пропускания Δf_проп. При введении последовательной ООС по напряжению К_u и K_скв уменьшаются слабо при увеличении сопротивления нагрузки.

Используя частотный режим анализа (AC) получим ФЧХ усилителя (Рис.7)

Рисунок 7. ФЧХ усилителя

В области средних частот сдвиг по фазе составляет 0 градусов. Это значит, что оба транзисторных каскада поворачивают фазу на 180 градусов

Получим зависимость входных параметров от частоты (Рис. 8-11)

Рисунок 8. Зависимость входной емкости транзистора от частоты

На высоких частотах диапазона полосы пропускания ёмкость транзистора в среднем равна 3,2 пФ.

Рисунок 9. Зависимость входной емкости усилителя от частоты

На высоких частотах диапазона полосы пропускания ёмкость усилителя в среднем 3,2 пФ.

Рисунок 10. Зависимость входного активного сопротивления транзистора от частоты

В области средних частот входное активное сопротивление транзистора равно 246,5 Ом

Рисунок 11. Зависимость входного активного сопротивления усилителя от частоты

В области средних частот входное активное сопротивление усилителя равно 3,65 кОм

Вывод: Модуль входного сопротивления усилителя увеличивается при введении последовательной ООС по напряжению, а модуль входного сопротивления транзистора уменьшается. Модуль входной емкости транзистора и усилителя уменьшается при введении последовательной ООС по напряжению.

Параметры:	Без ОС	Частотно-независ. ОС	ОС за счёт R4 и R6
Rвх усилителя	364.072 Ом	3649 Ом
Rвх транзистора	403.75 Ом	246641 Ом
Fгр нижн.	263.411 Гц	23.734 Гц
Fгр верхн.	2.304 МГц	17.844 МГц
Ku сквозной	945.444	3.255
Ku	3542	4.147
Cвх усилителя	108.347 пФ	3.245 пФ
Cвх транзистора	106.964 пФ	3.246 пФ