Исследование апериодического усилителя.

ТЕМА. «Исследование характеристик апериодического усилителя» — PDF Free Download

Исследование апериодического усилителя.

1 МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт компьютерных технологий и информационной

Подробнее

МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт компьютерных технологий и информационной

Подробнее

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) «МАИ» Кафедра теоретической радиотехники ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Нелинейное преобразование синусоидальных сигналов» Утверждено на

Подробнее

МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт компьютерных технологий и информационной

Подробнее

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) «МАИ» Кафедра теоретической радиотехники ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Исследование амплитудного модулятора» Утверждено на заседании кафедры

Подробнее

Лабораторная работа #3 Исследование характеристик полевого транзистора и усилителя на полевом транзисторе Цель работы: Исследование вольтамперных характеристик полевого транзистора и усилителя на его основе.

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение характеристик, параметров и режимов работы усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенном

Подробнее

Лекция Тема Преобразование частоты сигнала Нелинейный резонаторный усилитель изображен на рисунке 9. На входе его действует переменное напряжение m cos t и постоянное напряжение смещения. Будем полагать,

Подробнее

МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт компьютерных технологий и информационной

Подробнее

Цель работы: Лабораторная работа 3 ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ 1. Овладеть методикой снятия статических и динамических ВАХ транзисторов, построить нагрузочную прямую и определить низкочастотные

Подробнее

Индивидуальное домашнее задание Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе Задание Рассчитать усилительный каскад, работающий в классе усиления А, в соответствии с техническим заданием (табл.

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13. Полупроводниковый умножитель частоты Процесс получения и выделения гармоники с частотой n, отличающийся от исходной частоты в целое число n раз, где n=,3,4…, называется умножением

Подробнее

Лабораторная работа 8 Изучение процессов получения и детектирования амплитудно-модулированных колебаний в нелинейном усилителе Цель работы Исследование процессов получения и детектирования сигналов с амплитудной

Подробнее

Лабораторная работа # 2 (19) Исследование характеристик биполярного транзистора и усилителя на биполярном транзисторе. Цель работы: Исследование вольтамперных характеристик биполярного транзистора и усилителя

Подробнее

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет Кафедра радиоэлектроники Отчет по лабораторной работе: АПЕРИОДИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ Выполнили: Проверил: студенты

Подробнее

Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет Отчет по лабораторной работе 5 Апериодический усилитель Выполнили студенты 430 группы Нижний Новгород, 2018

Подробнее

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) «МАИ» Кафедра теоретической радиотехники ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Исследование частотных характеристик цепей первого порядка» Утверждено

Подробнее

Министерство образования и науки РФ Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет им. А.Н.Туполева (КНИТУ-КАИ) Кафедра радиоэлектронных и квантовых устройств (РЭКУ) Методические указания

Подробнее

Лабораторная работа 7 Измерение и исследование ВАХ и параметров полевых транзисторов 1. Цель лабораторной работы Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний о физических принципах

Подробнее

Лабораторная работа Усилители на биполярных транзисторах («УБТ»). Цель работы. Изучение принципов работы, исследование амплитудных и частотных характеристик и параметров усилителей на основе биполярных

Подробнее

Лекция 7 Тема 7 Предварительные усилители, их принципиальные и эквивалентные схемы Динамические характеристики усилительного элемента В реальных цепях к выходу усилительных (активных) элементов обычно

Подробнее

Лабораторная работа 2 «Исследование усилительных каскадов на биполярных транзисторах» Цель работы практическое ознакомление с особенностью усилительных каскадов с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ),

Подробнее

Контрольные вопросы и задания к лабораторным работам по дисциплине «Электроника 1.2» Лабораторная работа 1 «Осциллографирование электрических сигналов» 1. Поясните физический смысл параметров, входящих

Подробнее

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет Кафедра радиоэлектроники Отчет по лабораторной работе: ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Выполнили: Проверил:

Подробнее

гр. Ф.И.О. ст. Дата Лабораторная работа N Исследование нелинейных цепей постоянного тока Цель работы: Экспериментальное исследование распределения токов и напряжений в нелинейной э.ц. постоянного тока.

Подробнее

6. Нелинейные электрические цепи Нелинейными элементами электрической цепи называются такие элементы параметры, которых зависят от напряжений, токов, магнитных потоков и других величин, т.е. это элементы

Подробнее

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет Кафедра радиоэлектроники Отчет по лабораторной работе: НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ Выполнили: Проверил:

Подробнее

Лабораторная работа 6 ИССЛЕДОВАНИE ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ 1. Цель работы Изучение схем включения операционного усилителя с обратными связями в качестве инвертирующего и неинвертирующего усилителя; исследование

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Подробнее

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) «МАИ» Кафедра теоретической радиотехники ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Исследование временных характеристик цепей первого порядка» Утверждено

Подробнее

Министерство образования и науки РФ КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (КНИТУ-КАИ) им. А. Н. ТУПОЛЕВА Кафедра радиоэлектронных и квантовых устройств (РЭКУ) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Подробнее

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Физический факультет Кафедра общей физики Л а б о р а т о р н ы й п р а к т и к у м п о о б щ е й ф и з и к е (электричество и магнетизм) В.М.Буханов,

Подробнее

Сменная панель НТЦ-03.04/01 «Усилитель и эмиттерный повторитель на биполярном транзисторе» Рисунок 1 внешний вид сменной панели НТЦ-03.04/01 «Усилитель и эмиттерный повторитель на биполярном транзисторе»

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОСТЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ Цель работы: исследование коэффициента передачи и сдвига фаз между силой тока и напряжением в цепях, состоящих из последовательно

Подробнее

КУРСОВАЯ РАБОТА Общие указания Темы и содержание курсовой работы соответствует программе дисциплины «Радиотехнические цепи и сигналы» Целью выполнения курсовой работы являются: закрепление и углубление

Подробнее

Лекция 6 Тема 6 Температурная стабилизация усилительных элементов Динамические характеристики усилительного элемента В реальных цепях к выходу усилительных (активных) элементов обычно подключают нагрузку

Подробнее

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Физико-технический факультет Кафедра оптоэлектроники

Подробнее

Кремневый стабилитрон Полупроводниковые стабилитроны составляют особую группу полупроводниковых диодов, отличительной особенностью которых является то, что они работают в области обратного пробоя p-n перехода

Подробнее

Федеральное агентство по образованию Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Уральский радиотехнический техникум им. А. С. Попова РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Подробнее

Лабораторная работа 2 ИНТЕГРИРУЮЩИЕ И ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ ЦЕПИ Цель работы — Исследование электрических процессов при прохождении импульсов прямоугольной формы через дифференцирующие и интегрирующие цепи.

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА (ДУ) Цель работы знакомство с принципом работы ДУ; знакомство со схемой и принципом работы источника

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САМАРСКИЙ ордена ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П.КОРОЛЕВА ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА САМАРА

Подробнее

Источник: https://docplayer.ru/56285044-Tema-issledovanie-harakteristik-aperiodicheskogo-usilitelya.html

Измерение чувствительности и номинальной выходной

Исследование апериодического усилителя.

6.3. Монтаж и исследование апериодического усилителя низкой частоты на биполярном транзисторе

В усилителях на биполярных транзисторах используется три схемы подключения транзистора:  с общей базой, с общим эмиттером, с общим коллектором. Наибольшее распространение получила схема включения с общим эмиттером.

Напомним, что входные цепи чувствительного усилителя низкой частоты обязательно выполняются экранированным проводом.

Для исследования работы усилителя по схеме рисунка 6.6 можно собрать усилитель, используя приведенную на рисунке 6.8 монтажную плату.

При монтаже усилителей высокой частоты монтажная плата будет другой, т.к. необходимо уменьшить паразитные емкости монтажа.

При монтаже усилителя необходимо в обязательном порядке соблюдать полярность подключения электролитических конденсаторов. На монтажной схеме показана полярность подключения только одного электролитического конденсатора. Полярность подключения двух других конденсаторов определяется по принципиальной схеме усилителя.

Так как на выходе генератора синусоидальных колебаний, который будут использоваться для проверки изготовленного усилителя, нет постоянной составляющей напряжения, то  полярность конденсаторов при использовании транзисторов n-р-n типа должна быть такой, как показано на рисунке 6.

6, а для транзистора р-n-р типа — на рисунке 6.7.

Так как электролитические конденсаторы обладают индуктивным сопротивлением, то в высококачественных усилителях низкой частоты параллельно электролитическим конденсаторам ставят керамические конденсаторы небольшой емкости.

мощности усилителя низкой частоты

Предварительно задают необходимое значение коэффициента гармоник на выходе усилителя. Регулятор громкости усилителя устанавливают в положение максимальной громкости, а регуляторы тембра в среднее положение. Включают в сеть все измерительные приборы и подают питающее напряжение на усилитель.

Со звукового генератора через делитель напряжения на резисторах R1, R2 на вход усилителя подают синусоидальное напряжение частотой 1000 Гц. Постепенно увеличивают синусоидальное напряжение на входе  усилителя и одновременно измеряют коэффициент гармоник сигнала на выходе усилителя.

Как только коэффициент гармоник достигнет заданного значения, измеряют напряжение на выходе усилителя UН.ВЫХ и определяют напряжение на входе усилителя  UН.ВХ.

Если отсутствует чувствительный электронный вольтметр, то напряжение на входе усилителя определяют после измерения электронным вольтметром 1 напряжения U1 на входе делителя напряжения (на резисторах R1 и R2 — рис. 6.9).

  (6.1)

При небольшой чувствительности усилителя можно обойтись без делителя напряжения, так как мешающие напряжения, возникающие при подключении к входной цепи усилителя измерительных проводов, не окажут существенного влияния на результаты измерений.

Входное напряжение  Uн.вх  характеризует чувствительность усилителя при заданном коэффициенте гармоник на выходе усилителя. Номинальную выходную мощность на нагрузке Rн  определяют по формуле:

                                                                                                                                      (6.2)

 Коэффициент гармоник 5-8 % можно примерно определить с помощью осциллографа. При таком коэффициенте гармоник заметно искажение синусоиды на экране осциллографа.  Искажение синусоиды обнаружить проще, если воспользоваться двухлучевым осциллографом и сигнал на выходе усилителя сравнивать с сигналом на входе.

Таким образом, измерить чувствительность и определить номинальную выходную мощность усилителя низкой частоты при коэффициенте гармоник сигнала  на выходе усилителя 5-8 % можно приблизительно без измерителя коэффициента гармоник. Максимальную выходную мощность усилителя определяют при коэффициенте гармоник 10 %.

Измерение входного сопротивления усилителя

Входное сопротивление усилителя низкой частоты обычно измеряют на частоте 1000 Гц.

Если входное сопротивление усилителя Rвх значительно меньше внутреннего сопротивления используемого вольтметра, то для определения входного сопротивления усилителя последовательно с его входом включают резистор, сопротивление которого примерно равно входному сопротивлению усилителя. Два электронных вольтметра подключают так, как показано на рисунке 6.10, где  Rвх — входное сопротивление усилителя. Определение входного сопротивления усилителя сводится к решению следующей задачи: известны напряжения U1  и U2, показываемые вольтметрами V1 и V2, сопротивление резистора R; требуется определить Rвх. Так как внутреннее сопротивление вольтметра V2 значительно больше входного сопротивления усилителя, то:

             (6.3)

Если входное сопротивление усилителя окажется соизмеримым с внутренним сопротивлением вольтметра, то определять Rвх таким образом нельзя.

В этом случае для определения входного сопротивления усилителя собирают приборы по схеме рисунка 6.9, но только  без измерителя коэффициента гармоник. На вход усилителя подают синусоидальное напряжение частотой 1000 Гц, не превышающее по величине номинальное входное напряжение.

Измеряют входное Uвх1  и выходное Uвых1 напряжения усилителя  и определяют коэффициент  усиления  напряжения   К = Uвых1/Uвх1.

Затем последовательно со входом усилителя включают резистор R и, не изменяя напряжения на выходе звукового генератора, измеряют напряжение на выходе усилителя Uвых2.

Напряжение на выходе усилителя уменьшилось, так как  при включении резистора R последовательно со входом усилителя часть напряжения с выхода генератора падает на резисторе R, а часть — на входном сопротивлении Rвх. На основании законов последовательного соединения можно записать:

Uвх1 = UR + URвх                                              (6.4)

                                                                                   (6.5)

Выразим  URвх  и Uвх1 через напряжения на выходе усилителя

     (6.6)       (6.7)

Подставив (6.6) и (6.7) в (6.5)  получим:

    (6.8)

Из (6.8) получим выражение для входного сопротивления усилителя:

    (6.9)

Для повышения точности определения Rвх  необходимо, чтобы сопротивление резистора R было одного порядка с входным сопротивлением усилителя Rвх.

Измерение выходного сопротивления усилителя

Выходное сопротивление усилителя определяют из закона Ома для полной цепи 

     (6.10)

где Rн — сопротивление нагрузки, Rвн — внутреннее (выходное) сопротивление источника. Учитывая, что напряжение на зажимах источника U = I×Rн  из (6.10) получим        

                                                      U = e — I×Rвн                                              (6.11)

Отключим  Rн, тогда ток I  будет очень маленьким, следовательно, напряжение на зажимах источника U  будет равно электродвижущей силе e. Подключим Rн. Тогда падение напряжения внутри источника  (e — URн)  будет относиться к падению напряжения на нагрузке URн  как внутреннее  сопротивление  источника  относится  к  сопротивлению нагрузки 

    (6.12)            (6.13)

Для более точного определения внутреннего (выходного) сопротивления усилителя необходимо взять сопротивление  Rн одного порядка с внутренним.

Выходное сопротивление усилителя измеряют обычно на частоте 1000 Гц. От звукового генератора на вход усилителя подают синусоидальное напряжение 1000 Гц такое, чтобы при отключенной нагрузке коэффициент гармоник сигнала на выходе усилителя не превышал заданного для данного усилителя значения.

Для определения выходного сопротивления Rвых измеряют выходное напряжение усилителя дважды. При отключенной нагрузке выходное напряжение будет равно ЭДС, а при подключенной — URн.     

Выходное сопротивление усилителя определяют по формуле

                       (6.14)

Построение амплитудной характеристики

Важную информацию о качестве усилителя можно получить из амплитудной характеристики. Для снятия амплитудной характеристики собирают приборы по схеме рис. 6.9, исключив измеритель гармоник.

Со звукового генератора на вход усилителя подают синусоидальное напряжение частотой 1000 Гц  такое, чтобы стало заметным отличие сигнала на выходе усилителя от синусоидального. Полученное значение входного напряжения увеличивают примерно в 1,5 раза и измеряют выходное напряжение усилителя электронным вольтметром.

Полученные значения входного и выходного напряжения усилителя дадут одну из точек (крайнюю) амплитудной характеристики усилителя. Затем, уменьшая входное напряжение, снимают зависимость выходного напряжения от входного. Из амплитудной характеристики усилителя легко определяется коэффициент усиления по напряжению К=Uвых/Uвх.

Входное и выходное напряжения усилителя для определения коэффициента усиления необходимо выбирать на линейном участке амплитудной характеристики. В этом случае коэффициент усиления усилителя не будет зависеть от входного напряжения.

Измерение уровня собственных шумов усилителя

Для определения уровня собственных шумов усилителя измеряют выходное напряжение усилителя, подключив к входу усилителя резистор, сопротивление которого равно входному сопротивлению усилителя. Уровень собственных шумов усилителя выражают в децибелах – формула (5.6). Для уменьшения влияния наводок от внешних электромагнитных полей входные цепи усилителя тщательно экранируют.

Определение коэффициента полезного действия усилителя

Коэффициент полезного действия усилителя определяют при подаче на вход синусоидального напряжения частотой 1000 Гц соответствующего номинальной выходной мощности. Определяют номинальную выходную мощность по формуле (6.2)

Мощность, потребляемую усилителем от источников (источника), определяют по формуле P0=I×U, где  I — ток, потребляемый от источника, U —  напряжение на клеммах усилителя, предназначенных для подключения источника питания (схему подключения амперметра и вольтметра выбирают с учетом минимальной погрешности определения потребляемой усилителем мощности в зависимости от имеющихся в наличии амперметра и вольтметра).

Определение диапазона усиливаемых частот

Для определения диапазона усиливаемых частот и коэффициента частотных искажений строят частотную (амплитудно-частотную) характеристику.

Из определения амплитудно-частотной характеристики усилителя следует, что для ее построения на вход усилителя можно подавать любое напряжение, соответствующее линейному участку амплитудной характеристики.

Однако при слишком маленьких входных напряжениях могут появиться погрешности, обусловленные шумами и фоном переменного тока. При больших входных напряжениях могут проявиться нелинейности элементов усилителя.

Поэтому амплитудно-частотную характеристику обычно снимают при входном напряжении, соответствующем выходной мощности, равной 0,1 от номинальной.

Приборы для снятия амплитудно-частотной характеристики собирают по схеме рис. 6.9, причем измеритель гармоник и осциллограф можно не подключать.

Диапазон усиливаемых частот определяется из амплитудно-частотной характеристики с учетом допустимых частотных искажений. Амплитудно-частотная характеристика усилителя — это зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты.

Из рис. 5.

5 видно, как определить диапазон усиливаемых усилителем частот (полоса пропускания) при уменьшении коэффициента усиления на граничных частотах до 0,7 от максимального, что соответствует коэффициенту частотных искажений 3 дБ.

Источник: http://ivatv.narod.ru/vvedenie_v_elektroniku/6_03.htm

Выражение (27) можно преобразовать к виду

Исследование апериодического усилителя.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ АПЕРИОДИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ

НЕПРЕРЫВНЫХ СИГНАЛОВ

Утверждено

на заседании кафедры

_____________________

Москва, 2005 г.

Цель работы – теоретическое и экспериментальное исследование малосигнального транзисторного апериодического усилителя. Условие малости сигнала позволяет ограничиться изучением линейных искажений, возникающих при усилении.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ.

Апериодическими называются такие усилители, нагрузкой которых служат апериодические (нерезонансные) цепи. Такие усилители получили широкое распространение в различных областях современной радиоэлектроники. Они применяются и как усилители низкой частоты, и как широкополосные или импульсные усилители.

Для оценки свойств апериодических усилителей используются основные показатели: коэффициент усиления, амплитудно-частотная (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики, полоса частот, переходная характеристика, динамический диапазон и амплитудная характеристика, входная и выходная проводимости и другие.

Свойства апериодических усилителей будем изучать на примере каскада, принципиальная схема которого изображена на рис.1.

Нагрузкой транзистора Т по переменному току являются резистор и включенная через разделительный конденсатор (ёмкость связи) цепь потребителя (Z). Резисторы , и предназначены для задания режима транзистора по постоянному току и стабилизации этого режима по отношению к технологическому и температурному разбросу параметров транзистора.

Стабилизация основана на действии отрицательной обратной связи по току. Для того, чтобы эта обратная связь не уменьшала усиление на переменном токе, резистор шунтируют конденсатором .

1.Расчёт параметров транзистора.

В качестве активного элемента в изучаемом апериодическом усилителе используется биполярный транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Поэтому начнём с описания свойств транзистора ОЭ, определяющих работу апериодического усилителя.

Гибридная П-образная физическая эквивалентная схема транзистора ОЭ приведена на рис.2.

Точка «Б» разделяет «пассивную» и «активную» области транзистора. «Пассивная» область учитывает сопротивление тела базы ( ).

«Активная» — собственно эмиттерный переход ( ), выходной управляемый генератор тока ( ) с проводимостью , а также элементы, представляющие коллекторный переход ( ).

Крутизна выходного генератора тока G (действительная величина, имеющая размерность проводимости) связывает величину тока с напряжением на собственно эмиттерном переходе ( ).

Расчёт элементов эквивалентной схемы обычно основывается на справочных данных. Справочные данные представляют совокупность измеряемых параметров, которые контролируются в ходе изготовления транзисторов.

Режим транзистора при измерениях ( ) оговаривается (типовой режим). Наиболее просто расчёт осуществляется тогда, когда режим транзистора в усилителе близок к типовому.

В этом случае достаточен следующий минимум справочных данных:

– низкочастотный коэффициент передачи тока в схеме ОЭ;

– постоянная времени коллекторной цепи;

— ёмкость коллекторного перехода;

— модуль коэффициента передачи тока в схеме ОЭ;

— частота, на которой измерена величина .

Элементы эквивалентной схемы определяются по формулам:

; ; ; (1)

; ; .

Для сплавных транзисторов =1, а для сплавно-диффузионных =2.

Ток покоя эмиттера берется в мА (эта формула верна только для температуры 20° С).

Частота называется граничной частотой транзистора.

Рекомендуем учащимся самостоятельно провести расчёт сплавно- диффузионного транзистора П-416А, для которого в режиме =5мА и =5В справочные данные имеют следующие значения:

=60¸125; 500псек; 8пф; 3; =20МГц.

Проводимости и (пунктир на рис.2) невелики и их влиянием на работу усилителей часто можно пренебречь; промышленность, как правило, не информирует потребителей о величинах этих проводимостей. Поэтому в дальнейшем будем полагать =0 и =0.

Последующее изложение основано на использовании Y-параметров эквивалентной схемы рис.2. Напомним кратко процедуру вычисления этих параметров. Эквивалентную схему рис.

2 можно рассматривать как четырехполюсник с матрицей коэффициентов , представляющий «активную» область транзистора, во входную цепь которого последовательно включено сопротивление .

Y – параметры в этом случае выражаются следующим образом:

; ; ;

(2)

Определим выражение , входящее во все формулы, а поэтому имеющее первостепенное значение. Пользуясь входной проводимостью четырёхполюсника, представляющего «активную» область транзистора

(3)

Находим

. (4)

Здесь — постоянная времени, обратная граничной частоте транзистора по крутизне :

. (5)

Для элементов матрицы теперь приведем приближенные формулы без вывода:

; ;

; . (6)

Правильным являются обозначения , где буквенный индекс «Э» показывает принадлежность параметра к схеме включения транзистора (ОЭ). Здесь индекс «Э» опущен, так как другие схемы включения в данной работе не рассматриваются.

Проводимости и представляют низкочастотные параметры транзистора:

; .

При определении низкочастотных параметров достаточно мысленно разомкнуть цепи и эквивалентной схемы транзистора:

; . (7)

2.Предварительный анализ усилителя.

Общие выражения, представляющие свойства апериодического усилителя (рис.1), достаточно громоздки. Поэтому для описания свойств такого усилителя используются специфические приёмы. Эти приёмы поясняет частный случай, к анализу которого мы переходим.

Предположим, что падением переменного напряжения на конденсаторах и можно пренебречь. Тогда цепи этих конденсаторов можно считать закороченными для переменных токов. Далее, предположим, что используемый транзистор безынерционен ( , ). Эквивалентная схема каскада для этого случая показана на рис.3.

Здесь цепь потребителя (Z) составлена из включенных параллельно R и C. Транзистор на схеме отображён генератором тока , управляемый переменным входным напряжением (выходная проводимость этого генератора принята равной нулю), а все остальные элементы вместе являются его нагрузкой ( ).

Найдём комплексный коэффициент усиления по напряжению для рассматриваемого случая ; представляющий отношение выходного напряжения к входному для разных частот:

(8)

Правый сомножитель учитывает, что выходное напряжение является частью напряжения нагрузки из-за падения напряжения на разделительном конденсаторе.

Сделанное приближение

справедливо, так как обычно выбирается на несколько порядков больше С. Окончательная запись полученной формулы использует следующие обозначения:

; (9) ; (10)

; (11)

. (12)

Из (8) видно, что представляет усиление на частоте , называемой средней частотой, при которой .

. (13)

Знак минус перед в формуле (8) показывает, что на средней частоте входной и выходной сигналы имеют противоположные полярности.

По мере удаления от в обе стороны становятся заметными частотные искажения амплитуды и фазы. При описании этих искажений удобно использовать характерное для апериодических усилителей неравенство :

, (14)

где

(15)

(16)

Преобразуя (14)

убеждаемся, что при

Источник: https://lektsii.org/15-14702.html

Biz-books
Добавить комментарий