Geum.ru

Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов направления 210400 «Радиотехника» г. Чебоксары 2011 г

Вид материалаМетодические указания

Содержание


V. лабораторная работа №3
Vi. лабораторная работа №4
Vii. лабораторная работа №5
Подобный материал:
1   2   3

Второй коллоквиум

1. Общая структурная схема АЭУ

2. Структурная схема усилителя

3 Функциональная схема усилителя. Входные и выходные данные

4. Коэффициент усиления

5. АЧХ. Количественные показатели АЧХ

6. Фазовая характеристика

7. Амплитудная характеристика. Динамический диапазон усилителя

8. Переходная характеристика

9. Нелинейные искажения

10. Принципы построения усилительного каскада

11. Усилительный каскад на электронной лампе

12. Усилительный каскад на полевом транзисторе

13 Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общей базой

14. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с общим эмиттером

15. Развязывающий фильтр

16. Графики напряжений и токов в цепях усилительного каскада на полевом транзисторе

17. Графики напряжений и токов в цепях на pnp-транзисторе

18. Графики напряжений и токов в цепях на npn-транзисторе

19. Режим работы усилительного элемента

20. Подача смещения фиксированным током базы

21. Подача смещения фиксированным напряжением базы

22. Коллекторная стабилизация

23. Эмиттерная стабилизация

24. Температурная стабилизация

25. Комбинированная стабилизация

26. Общие сведения о предварительных каскадах

27. Принципиальная схема предварительного каскада

28. Эквивалентная схема усилительного элемента

29. Полная эквивалентная схема резисторного каскада

30. Методика анализа резисторного каскада

31. Анализ резисторного каскада в области средних частот

32. Анализ резисторного каскада на высоких частотах

33. Анализ резисторного каскада в области нижних частот

^ V. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3


ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО УСИЛИТЕЛЯ С ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ИНДУКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ


5.1. Цель работы.


Изучить построение и работу импульсного усилителя. Изучить влияние индуктивной коррекции на характеристики импульсного усилителя.


5.2. Описание принципиальной схемы макета.


Усилитель (рис.5.1.) собран на транзисторе V1 по схеме с общим эмиттером и эмиттерной стабилизацией рабочей точки. В цепь коллектора включен резистор нагрузки R3 и корректирующая индуктивность L1, которая может быть зашунтирована переключателем П1.

В цепи питания включены диод VD1 в целях предохранения транзистора от перегрузки и фильтрующие конденсаторы С5 и С6.

Исходный режим по постоянному току задается делителем R1, R2 и резистором в цепи эмиттера R4.

Переключатель П2 позволяет подключать к выходным клеммам усиленный или входной сигнал, подаваемый на вход усилителя.

Источниками усиливаемых сигналов является генератор импульсов Г5-54, генератор сигналов низкочастотной Г3-109 и генератор высокочастотных гармонических колебаний Г4-102.


5.3. Порядок выполнения работы


а) Зарисовать и объяснить осциллограммы входного и выходного сигналов с коррекцией и без нее.

При этом от Г5-54 на вход подается импульс напряжения длительностью , амплитудой с частотой следования импульсов

При выполнении этого пункта задания осциллограф переводится в режим внешней синхронизации, для чего используется импульс с выхода генератора “Имп. синхрониз.”

б) Снять и построить частотные характеристики каскада для двух случаев работы каскада при наличии коррекции и без нее.

Входной гармонический сигнал амплитудой снимается с генератора Г3-109 на частотах 4, 8, 10, 20, 40, 80, 100, 200 кГц. При каждом изменении частоты необходимо контроль амплитуды входного сигнала.


Таблица 1

fc, Гц
4
8
10
20
40
80
100
200

lg fc
























Uвых, без кор.
























Ki без кор.
























Yi без кор.

























Uвых, с кор.
























Ki с кор.
























Yi с кор.

























Результат заносится в таблицу, и по ним строится графики амплитудно-частотных характеристик (раздел 2.2.).

в) Вычислить площадь усиления выигрыш за счет коррекции в площади усиления и в полосе пропускания



Рис 5.1. Схема импульсного усилителя с параллельной индуктивной коррекцией на БПТ


5.4. Контрольные вопросы

Третий коллоквиум

1. Переходная характеристика усилителя

2. Требования, предъявляемые к импульсным усилителям

3. Общие сведения и принципы построения импульсных усилителей

4. Анализ импульсного усилителя в области малых времен

5. Время установления (нарастания)

6. Анализ импульсного усилителя в области больших времен

7. Спад плоской вершины

8. Цепи коррекции

9. Индуктивная высокочастотная коррекция

10. Эмиттерная высокочастотная коррекция

11. Низкочастотная коррекция


^ VI. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4


ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХТАКТНОГО БЕСТРАНСФОРМАТОРНОГО ВЫХОДНОГО КАСКАДА


6.1. Цель работы


Изучить построение и работу бестрансформаторного усилителя. Изучить энергетические соотношения в усилителе мощности, работающем в режиме “B”. Уяснить влияние ООС на работу и характеристики усилителя. Оценить влияние режима работы выходных транзисторов на появление искажения выходного сигнала.


6.2. Описание принципиальной схемы макета


Схема, рис.6.1., содержит каскад предварительного усилителя на транзисторе V1, собранный по схеме с ОЭ, и мощный двухтактный выходной каскад на транзисторах V2-V5, причем каждое плечо его представляет составной транзистор.

Транзисторы V2, V4 образуют двойной эмиттерный повторитель, а транзисторы V3, V5 – усилитель со 100% ООС, который обладает примерно такими же параметрами и свойствами, что и двойной эмиттерный повторитель, а именно: большое входное и малое выходное сопротивления, оба плеча не усиливают входное напряжение () и не меняют его полярность.

Напряжение смещения транзисторов V2, V3 создается на резисторе R6 и диоде Д1, стоящих в коллекторной цепи транзистора V1, и позволяет исключить искажения типа “ступенька”.

Резисторы R9 и R10 являются вспомогательными элементами, улучшающими стабильность схемы и выравнивающими параметры плеч.

По падению напряжения на R10=1,5Ом производится косвенное измерение тока выходного транзистора. Для получения высоких качественных показателей усилителя вводится ООС по переменному току через резисторы R11 и R2.

Стабилизация напряжения 0,5Ek выходных транзисторов осуществляется обратной связью по постоянному току через резисторы R3 и R1.

Переменный резистор R1 позволяет симметрировать плечи в исходном режиме () и исключать таким образом появление амплитудных ограничений выходного сигнала только в одном их плеч выходного каскада.

Конденсатор С2 служит для устранения ОС по переменному току.

Сопротивление нагрузки можно скачкообразно менять (4,6; 7; 9; 11,4; 21,4 Ом).

Усилитель питается от автономного источника питания



На верхней панели макета размещены гнезда для подключения источника питания, сигнала “Вход”, ручка потенциометра ООС, переключатель нагрузки, выведенный под шлиц регулятор симметрии плеч, гнезда “Выход” и гнезда “Ток оконечного каскада”.

Работа усилителя заключается в следующем. В исходном состоянии выходные транзисторы приоткрыты, конденсатор C5 заряжен до величины 0,5Ек. При появлении отрицательной полуволны входного напряжения на базе транзистора V1, работающего в режиме А, на коллекторе его появляется положительная полуволна, которая открывает транзистор V3 и закрывает V2. Таким образом, работает нижнее плечо. При этом переменная составляющая тока протекает через транзистор V5 и нагрузку, а конденсатор С5 выполняет роль источника питания.

При положительной на входе полуволне транзистор V1 прикрывается, отрицательная на выходе входного каскада полуволна открывает транзистор V2 и закрывает V3. Работает верхнее плечо усилителя. При этом переменная составляющая тока выходного транзистора V4 протекает от источника питания через V4, конденсатор С5 и нагрузку.


6.3. Порядок выполнения работы


а) Собрать и проверить схему лабораторной установки в соответствии с блок схемой рис.6.2.





Используя осциллограф, отсимметрировать усилитель потенциометром R1 при Uвх, близком к величине, при которой начинается ограничение выходного сигнала. Зарисовать осциллограммы выходного сигнала.

б) Исследовать влияние величины сопротивления нагрузки Rн на выходную мощность, для чего установить минимальной глубину ООС (выключить); сопротивление нагрузки максимальным Rн=21,4Ом; частоту входного сигнала fc=1кГц; увеличить Uвх до значений, при которых начинается ограничение амплитуды выходного сигнала, замерить Uвых. Повторить измерения для всех значений нагрузки, уменьшая ее до 4,6Ом. Результаты занести в таблицу.


Rн, [Ом]
21,4
11,4
9
7
4,6

Uвхmax















Uвых















Pвых















Дальнейшие пункты выполняются при Rн=7,0 Ом.

в) Снять амплитудную характеристику усилителя При этом 1) fc=1кГц; 2) Uвх изменять от 0 до Uвхmax через 3) измерить в этих опорных точках

Данные свести в таблицу.

Uвх



Uвых



Iок



P0



Pвых



Pк








Амплитудная характеристика строится согласно методике представленной в разделе 2.1.


По полученным результатам построить зависимости:










- потребляемая мощность от источника питания.

- выходная колебательная мощность.

- мощность, рассеиваемая на коллекторе.

- КПД выходного каскада.

г) Снять АЧХ с выключенной и включенной ООС. Полученные данные свести в таблицу и построить АЧХ с ООС и без нее. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

д) Зарисовать осциллограммы Uвых при включенном и выключенном Д1. При этом Uвх должно быть близким к минимальному. Объяснить результаты.


6.4. Контрольные вопросы

Четвертый коллоквиум

1. Общие сведения о выходных каскадах

2. Способы построения однотактных выходных каскадов

3. Эквивалентная схема трансформаторного каскада

4. Выходные динамические характеристики

5. Построение ВДХ для каскада с емкостной связью

6. Построение ВДХ для трансформаторного каскада

7. Анализ однотактного выходного каскада в режиме А

8. Резисторные двухтактные усилители напряжения

9. Двухтактный трансформаторный усилитель мощности

10. Работа двухтактного каскада в режиме В.

11. Анализ двухтактного трансформатора усилителя мощности

12. Фазоинверсные схемы

13. Принцип построения бестрансформаторного усилителя мощности

14. Бестрансформаторный усилитель мощности с дополнительной симметрией

15. Бестрансформаторный усилитель мощности на составных транзисторах


^ VII. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5


ИССЛЕДОВАНИЕ ЭМИТТЕРНОГО ПОВТОРИТЕЛЯ


7.1. Цель работы


Изучить построение и работу эмиттерного повторителя. Исследовать основные свойства ЭП, оценить его характеристики и сравнить их с аналогичными в каскаде, собранном по схеме с общим эмиттером.

7.2. Описание принципиальной схемы макета


Схема исследуемого эмиттерного повторителя собрана на транзисторе VI типа МП-40, рис.7.2.

Делитель R3, R2 определяет исходный режим работы транзистора. Переключатель ПI обеспечивает включение и выключение шунтирующих емкостей С2 и С3, что позволяет формировать две схемы каскада: схему с общим коллектором, когда резистор R4 в цепи коллектора шунтируется по переменному току (положение I); схему с общим эмиттером, когда по переменному току шунтируется резистор R5 в цепи эмиттера (положение 2).

Переключатель П2 обеспечивает съем выходного сигнала Uвых при двух различных схемах каскада. Переключатель П3 обеспечивает подключение переменного резистора R6, используемого для измерения выходного сопротивления каскада в схеме с общим коллектором.

Переключатель П4 позволяет подавать на измерительные приборы входной или выходной сигнал.

Через гнездо I на вход усилителя входной сигнал подается через разделительный конденсатор С1 и переменный резистор R1, используемый при измерении входного сопротивления каскада. Через гнездо 2 входной сигнал через разделительный конденсатор С1 подается непосредственно на базу транзистора.

Емкость С5 выполняет роль емкостной составляющей нагрузки каскада.


7.3. Порядок выполнения работы


а) Снять амплитудную характеристику усилителя для двух случаев включения нагрузки для частоты входного сигнала fc=1 кГц. Входной сигнал при этом подается непосредственно на базу транзистора (гнездо 2), а переключатели П1 и П2 находятся в положениях, соответствующих исследуемой схеме каскада (ОЭ или ОК). Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.1. Рассчитать динамический диапазон усилителя.

б) Снять АЧХ усилителя для двух случаев включения нагрузки. Определить количественные показатели усилителя. Входной сигнал при этом подается непосредственно на базу транзистора (гнездо 2), а переключатели П1 и П2 находятся в положениях, соответствующих исследуемой схеме каскада (ОЭ или ОК). Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

в) Измерить входное сопротивление каскада для двух схем включения нагрузки.

При этом входной сигнал подается через переменный резистор R1 (гнездо 1). Для исключения влияния входной цепи каскада на амплитуду входного сигнала, что приведет к ошибкам измерения Rвх.к., выход генератора сигналов шунтируются резистором с сопротивлением 50 Ом. Измерение производится путем изменения сопротивления резистора R1 до величины, при которой входное напряжение уменьшается в два раза по сравнению с величиной напряжения генератора сигнала. Входное сопротивление каскада при этом будет равно значению сопротивления резистора R1, которое измеряется омметром при выключенной схеме (между точками 1 и 2).

Рассчитать входное сопротивление усилителя без учета шунтирующего сопротивления делителя Rд.



г) Измерить выходное сопротивление каскада. При этом входной сигнал подается непосредственно на базу транзистора (гнездо 2), а резистор R6 включен и таким образом шунтирует нагрузку каскада. Изменяя сопротивление резистора R6, добиваемся уменьшения Uвых в два раза по сравнению с Uвых без шунтирующего резистора R6. При этом Rвых=Rш, которое измеряется омметром при выключенном каскаде.

д) Зарисовать и объяснить осциллограммы входного и выходного сигналов для двух случаев включения нагрузки при подаче на вход импульсного сигнала типа меандр fc=4-5 кГц.



Рис.7.2. Принципиальная схема эмиттерного повторителя


7.4. Контрольные вопросы