3. Электронные усилители

3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Назначение работы: знакомство с принципиальной схемой широкополосного и резонансного (узкополосного) усилителей на полупроводниках, снятие основных характеристик, определение рабочих участков этих характеристик и основных параметров усилителя.

Рабочее задание

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и назначением всех ее элементов.

2. Снять амплитудную и частотную характеристики широкополосного и узкополосного усилителей.

3. Построить частотную и амплитудную характеристики на миллиметровке и определить рабочие участки усилителей по амплитуде и по частоте входного сигнала а также коэффициент усиления в широкополосном и узкополосном режимах и полосу пропускания усилителя.

4. Определить влияние отрицательной обратной связи на основные параметры и характеристики широкополосного усилителя.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из генератора сигналов типа «ГЗ-33», служащего в качестве источника сигналов различной частоты, подаваемых на вход исследуемого усилителя. Общий диапазон частот «ГЗ-33» составляет от 20Гц до 200кГц и разбит на 4 поддиапазона (1; 10; 100; 1000). Выходное напряжение генератора сигналов может быть установлено ручкой «Рег. выхода» любой величины от долей мкВ до 30В в зависимости от выбранного «Предела шкал» ручкой, расположенной под измерительным прибором. Для данной работы предел должен быть 100мВ, исследуемого электронного усилителя, собранного на транзисторе типа pnp (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Электрическая схема электронного усилителя

Универсальным усилитель называется потому, что он может работать в двух режимах: в режиме широкополосного усиления, как УНЧ на резисторе Rк (переключатель «П» в положение «1», как показано на рис. 3.1) и в режиме резонансного усилителя. Переключатель «П» в положении «2» отключает от коллектора резистор Rк и подключает к нему резисторный контур «LкСк».

При необходимости наблюдения формы входного и усиленного сигнала к лабораторной работе может быть придан электронный осциллограф.

На передней панели стенда, внутри которого смонтирован усилитель, переключатель «П» расположен вверху и левое его положение соответствует положению «1» – обозначена широкая полоса. Правое положение соответствует положению «2», т.е. режиму резонансного усилителя с узкой частотной характеристикой, обозначенной.

Величина выходного напряжения усилителя определяется по вольтметру с пределом измерения 2В.

Отрицательная обратная связь в усилите задается переключением тумблера В₂ в нижнее положение, при этом предел измерения вольтметра составляет 500мВ.

Переключатель «Rш» на передней панели расположен под измерительным прибором. Крайнее левое положение его соответствует положению «1» на схеме (рис. 3.1), т.е. к контуру шунтирующее сопротивление не подключено, обозначено Rш=; в положении «Rш1» к контуру подключен резистор Rш1=47кОм, и в положении «Rш2» – к контуру подключен R_ш2=22кОм.

Порядок выполнения работы

1. Снятие амплитудной характеристики широкополосного усилителя.

1. Соединить выход генератора сигналов со входом усилителя.

2. Установить на генераторе сигналов частоту f=1000Гц и переключатель «Пределы шкал» в положение – 100мВ. Ручку «Рег. выхода» повернуть в крайнее левое положение.

3. На усилителе переключатель «П» переключить в левое положение, что соответствует включению усилителя в режим широкополосного усиления.

4. На генераторе и на усилителе включить тумблеры в положение «сеть».

5. Ручкой «Рег. выхода» на генераторе изменять напряжение входного сигнала Uвх от 0 до 100мВ через каждые 10мВ и производить измерение величины выходного напряжения усилителя.

6. Результаты измерений свести в табл.3.1.

Таблица 3.1.

Амплитудная характеристика электронного усилителя

Uвх, мВ	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Uвых, В, без обратной связи
Uвых, В, с обратной связью

1.7. По результатам построить графики амплитудной характеристики, определить коэффициент усиления и рабочий диапазон усилителя.

2. Снятие частотной характеристики широкополосного усилителя.

1. Установить на генераторе Uвх=50мВ и частоту f=50Гц.

2. Изменяя частоту входного сигнала от f=50Гц до 200кГц, через интервалы, указанные в табл. 3.2, производить измерения выходного напряжения усилителя.

3. Результаты записать в табл. 3.2.

Таблица 3.2.

Частотная характеристика широкополосного усилителя

f, Гц	50	100	200	400	800	1600
Uвых, мВ, без обратной связи
Uвых, мВ, с обратной связью

3200	6400	12,510^3	2510^3	5010^3	10010^3	200·10^3

4. По полученным результатам построить графики частотной характеристики широкополосного усилителя (частоту откладывать в логарифмическом масштабе). Определить диапазон частот, на которых происходит усиление сигналов с одинаковым коэффициентом усиления.

5. Определить влияние отрицательной обратной связи на полученные результаты.

3. Снятие частотных характеристик резонансного усилителя

1. На усилителе переключатель «П» перенести в правое положение, т.е. подключить к коллектору транзистора колебательный контур.

2. Установить на генераторе сигналов Uвх=20мВ и частоту f=20кГц.

3. Изменяя частоту входного сигнала от 20 до 33кГц через 1кГц и записывая величину Uвых усилителя, определить максимум выходного сигнала усилителя и резонансную частоту (табл. 3.3).

4. Повторить измерения при подключенном к контуру шунтирующем резисторе Rш1, а затем при Rш2. Полученные результаты также занести в табл. 3.3.

5. По полученным данным построить графики частотных характеристик, определить полосу пропускания f и максимальный коэффициент усиления Крез1, Крез2, Крез3 для каждого случая.

6. Сделать выводы по всем пунктам задания.

Таблица 3.3.

Частотные характеристики резонансного усилителя

f, кГц	20	21	22	23	24	25	fрез	26	27	28	29	30	31	32	33
Uвых, мВ
Uвых, мВ, Rш2=47кОм
Uвых, мВ, Rш3=22кОм