Подготовка оборудования к выполнению лабораторной работы

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 19Следующая ⇒

Настоящая методическая разработка посвящена описанию лабораторной работы, которую выполняют на компьютере с помощью программы Electronics Workbench - версия 5.12. Для выполнения лабораторной работы необходимо открыть окно Electronics Workbench:

К достоинствам данной программы следует отнести: возможность моделировать электронную схему; возможность изменять параметры элементов схемы и входного сигнала и наблюдать их влияние на измеряемые параметры; возможность имитации пользования различными измерительными приборами.

Пользуясь (см. рис.) библиотекой компонентов, можно найти необходимые для создания схемы компоненты и перенести их на рабочее поле окна. Символ компонента переносится в окно построения схемы с помощью мыши при нажатой левой кнопке. При двойном щелчке по выбранному компоненту (или по контекстному вызову) открывается окно, с помощью которого устанавливаются требуемые параметры.

После размещения компонентов схемы производится их соединение с помощью проводников. Для подключения проводника курсор с помощью мыши подводится к выводу элемента. После появления черной точки следует нажать левую кнопку мыши и, удерживая ее, потянуть проводник к выводу другого элемента до появления на нем такой же черной точки.

После построения схемы программа моделирования активизируется кнопкой в правом верхнем углу окна

В методической разработке некоторые схемы приведены с показаниями измерительных приборов. Это позволит студентам проверить правильность собранных схем.

Результаты исследований оформляются в виде отчета.

Порядок выполнения работы

Задание

Расчетная часть

Схема с общим эмиттером.

Данные для расчета: транзистор 2N3904 (КТ375Б).

Паспортные данные для транзистора: h21эмин = 50; h21эмах = 280; Ск = 5pF; fгр = 250 Мгц; τк ≤ 300 пс; Rкэ равно от 40 до 60 Ом (в режиме насыщения); Ikо = 7,5мА; Rвых транзистора равно от 15 до 30 кОм (собственное, без учета внешних нагрузок).

Внутреннее сопротивление источника сигнала Rг=1,0 кОм, сопротивление нагрузочного резистора Rк в коллекторной цепи транзистора Rк=510 Ом; сопротивления резисторов делителя в цепи базы: Rб1=101 кОм; Rб2=15 кОм.

Для схемы с последовательной частотно-независимой ООС по току сопро-тивление резистора в цепи эмиттера для получения ООС Rо = 520 Ом.

Требуется рассчитать для усилительного каскада:

- сквозной коэффициент усиления по напряжению;

- входное сопротивление;

- выходное сопротивление;

- верхнюю граничную частоту.

Расчеты провести для каскада без ООС и для каскада с последовательной частотно-независимой ООС по току.

Задание 1. Исследование влияния ООС на усилительные свойства усилителя и стабильность сквозного коэффициента усиления напряжения.

Режим работы усилителя без ООС:

- собрать схему рис.1;

- ключом «С» подключить конденсатор 500 nF;

- ключи «D» , «А» и «В» установить в разомкнутом положении.

Рисунок 1- Принципиальная схема усилительного устройства

- подключить в исследуемой схеме (см. рис. 1) ключом «N» сопротивление нагрузки Rн = 360 Ом;

- ключом «Р» установить напряжение питания +30В;

- установить частоту генератора f = 3 кГц;

- установить напряжение источника сигнала (рис. 2) такой величины, чтобы сигнал на выходе (рис. 3) был неискаженным (Ег =1-10 мВ);

- замерить входное напряжение Uвх;

- замерить выходное напряжение Uвых.

Занести значенияв табл. 1: Ег, Uвх; Uвых; Ке = Uвых/ Eг.

Рисунок 2 - Установка напряжения источника сигнала

Рисунок 3 - Сигнал на выходе усилителя

Физическая эквивалентная схема транзистора, представляющая собой электрическую модель транзистора и отражающая его физические свойства – схема Джиаколетто - может быть представлена в следующем виде:

Рисунок 4 - Физическая эквивалентная схема транзистора

1). Определяем среднее значение параметра h21э:

2). Определяем значение параметра h11э:

где , - сопротивление базы транзистора, представляющее собой распределенное (объемное) сопротивление участка кристалла, примыкающего к электроду; – сопротивление эмиттерного перехода;

где

- температурный потенциал, равный 26 мВ при комнатной температуре.

3). Определим расчетное значение входного сопротивления усилительного каскада с учетом сопротивлений Rб1 и Rб2:

где

Расчетное значение входного сопротивления усилительного каскада с учетом сопротивлений Rб1 и Rб2 заносим в табл. 4 для сравнения с экспериментальными данными.

4). Определим расчетное значение выходного сопротивления усилительного каскада.

- значение параметра Y22 составляет:

Выходное сопротивление усилительного каскада по переменному току представляет собой параллельное соединение Rвых транзистора, равное 15 кОм и сопротивления в цепи коллектора Rк = 510 Ом; Рассчитываем Rвыхи заносим это значение в табл. 5 для сравнения с экспериментальными данными.

Определим (для проверки) порядок Rвых каскада по формуле:

где

Rкэ = 60 Ом (см. исходные данные);

5). Определим величину сквозного коэффициента усиления Ке:

где Rн представляет собой параллельное соединение Rвых = 493 Ом и Rн = 360 Ом.

Заносим это значение Кев табл. 1 для сравнения с экспериментальными данными.

Можно проверить значение Ке по формуле:

где

В эквивалентной схеме емкость коллекторного перехода Ск объединяют с емкостью эмиттерного перехода Сб’э:

Свх экв = Сб’э + Ск (1 + Sп Rн),

или

Свх экв = Сб’э + Ск * К,

где Sп – крутизна характеристики выходного тока по напряжению на эмиттерном переходе, не зависящая от частоты

Коэффициент усиления по напряжению К находится из формулы:

Емкость эмиттерного перехода Сб’э равна:

где

Значение Свх.экв составляет:

Свх экв = 179 + 5 * 51,75= 437,75 pF,

8) Определим верхнюю граничную частоту усилительного каскада fв гр:

Сравниваем это расчетное значение fв гр с данными эксперимента (табл. 3).

Режим работы усилителя с отрицательной параллельной обратной связью по напряжению (рис. 1):

- ключом «D» подключить резистор 1,9 кОм;

- ключом «С» подключить конденсатор 500 nF;

- ключи «A» и «В» установить в разомкнутом положении.

- подключить в исследуемой схеме (см. рис. 1) ключом «N» сопротивление нагрузки Rн = 360 Ом;

- ключом «Р» установить напряжение питания +30 В;

- установить частоту генератора f = 3 кГц;

-- замерить входное напряжение Uвх;

- замерить выходное напряжение Uвых.

Занести значения в таблицу 1: Ег; Uвх; Uвых, Ке = Uвых/ Eг.

Расчетная часть

1). Определим глубину обратной связи для исходных данных:

где Rбг – параллельное соединение сопротивлений Rб1 = 101 кОм; Rб2 = 15 кОм и Rг = 1,000 кОм; Ro = 520 Ом – сопротивление для получения ООС (см. исходные данные).

2). Определим верхнюю граничную частоту с учетом действия ООС:

fгр(ос) = fгр(без ос) * F = 1,29 * 45,7 = 58,9 МГц.

Заносим это значение в табл. 3 для сравнения с экспериментальными данными.

3). Определим значение сквозного коэффициента усиления по напряжению с учетом ООС:

Проверим это значение по формуле:

Заносим это значение Ке в табл. 1 для сравнения с экспериментальными данными.

4). Определим значение входного сопротивления Rвх для каскада с учетом ООС (чистое, без внешних элементов схемы):

или

С учетом сопротивления Rбг = 928 Ом определим входное сопротивление:

Rвхос (параллельное соединение Rбг и Rвхос).

Для генератора Ег нагрузка будет составлять:

Заносим это значение в табл. 4 для сравнения с результатом эксперимента.

5). Определим значение выходного сопротивления Rвых для каскада с учетом ООС (с учетом внешней нагрузки Rк =510 Ом):

После определения данной величины, необходимо найти Rвых как параллельное соединение Rк =510 Ом и R^/ выхос

Заносим этот результат в табл. 5 для сравнения с экспериментальными данными.

2.2.2. Рассчитываем относительную нестабильность q сквозного коэффициента усиления Ке при отсутствии ООС и при наличии последовательной ООС по току:

а) без обратной связи

б) с обратной связью

Режим работы усилителя с частотно-независимой отрицательной последовательной обратной связью по току (рис. 1):

- ключом «С» отключить конденсатор 500 nF;

- ключи «A» «В» и «D» установить в разомкнутом положении.

- подключить в исследуемой схеме (см. рис. 1) ключом «N» сопротивление нагрузки Rн = 360 Ом;

- ключом «Р» установить напряжение питания +30 В;

- установить частоту генератора f = 3 кГц.

- замерить входное напряжение Uвх;

- замерить выходное напряжение Uвых.

Занести значения Ег, Uвх; Uвых, Ке=Uвых/ Eг в табл. 1

Режим работы усилителя с отрицательной комбинированной по входу и выходу обратной связью (рис. 1):

- ключом «D» подключить резистор 1,9 кОм;

- ключом «С» отключить конденсатор 500 nF;

- ключи «A» и «В» установить в разомкнутом положении.

- подключить в исследуемой схеме (см. рис. 1) ключом «N» сопротивление нагрузки Rн = 360 Ом;

- ключом «Р» установить напряжение питания +30В;

- установить частоту генератора f = 3 кГц.

- замерить входное напряжение Uвх;

- замерить выходное напряжение Uвых.

Занести значения Ег, Uвх; Uвых, Ке=Uвых/ Eг в табл. 1

Табл. 1

1.5. Режим работы усилителя без ООС и с последовательной ООС по току при напряжении питания усилителя +6 В

1.5.1. Усилитель с ООС:

- ключом «С» отключить конденсатор 500 nF;

- ключи «A» «В» и «D» установить в разомкнутом положении;

- подключить в исследуемой схеме (см. рис. 1) ключом «N» сопротивление нагрузки Rн = 360 Ом

- ключом «Р1» установить напряжение питания +6 В;

- установить частоту генератора f = 3 кГц.

- установить напряжение источника сигнала такой величины, чтобы сигнал на выходе (рис. 3) был неискаженным (Ег =1-10 мВ);

- замерить выходное напряжение Uвых.

1.5.2. Повторить измерения по п. 1.1 с Еп = 6 В

Занести значения Ег, Uвых, Ке=Uвых/Eг в таблицу 2.

1.6. Сформироватьпо данным п. 1. 1, п. 1. 3 (напряжение питания +30 В) и данным п. 1. 5 (напряжение питания +6 В) таблицу 2 и рассчитать относительную нестабильность q сквозного коэффициента усиления Ке при отсутствии ООС и при наличии ООС:

Табл. 2

где Ке1 и Ке2 - сквозные коэффициенты усиления при питании +30 В и +6 В, соответственно. Сделать выводы по полученным результатам о влиянии ООС на относительную нестабильность коэффициента усиления.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 338; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!