Исследование резистивных усилителей напряжения
Переменного тока
Цель работы: Изучение процесса усиления напряжения переменного входного тока резистивным усилителем.
Резистивный усилитель – это усилитель, у которого в качестве нагрузки используются резисторы. Так как в этом усилителе из-за отсутствия катушек индуктивности (индуктивностью выводов элементов пренебрегаем) не возникает колебательных процессов, то резистивный усилитель часто называют апериодическим усилителем. Резисторы в резистивном усилителе используются в качестве внутренней и внешней нагрузки.
|
| Рис. 8. Схема резистивного усилителя |
На рис. 8 приведена наиболее часто используемая схема однокаскадного резистивного усилителя с общим эмиттером (ОЭ). Схема с ОЭ при прочих равных условиях даёт наибольший коэффициент усиления по мощности. В качестве внутренней и внешней нагрузки используются резисторы Rк и Rн соответственно. Внешний нагрузочный резистор может отсутствовать, если в качестве внутренней коллекторной нагрузки включены громкоговоритель, реле, линия связи и т.п.
Для усиления гармонических сигналов и сигналов c узкой эффективной шириной спектра применение апериодических усилителей c полосой пропускания от постоянного тока до очень высоких частот нецелесообразно, поскольку при этом трудно получить достаточно большое усиление (особенно на высоких частотах в десятки мегагерц). Помимо этого существенно возрастают собственные шумы, мощность которых прямо пропорциональна полосе пропускания. Поэтому для усиления узкополосных сигналов применяют усилители с резонансными LC-контурами. Использование резонансных контуров позволяет повысить коэффициент усиления (за счет резонансного увеличения токов и напряжений) и сузить полосу пропускания до минимально допустимой.
|
|
|
Задание № 1. Провести компьютерное моделирование процесса усиления переменного тока усилительным каскадом.
1. Собрать в программном пакете Electronics Workbench схему исследования (рис. 18). От источника напряжения переменного тока Е1 на усилительный каскад подать сигнал с параметрами: действующее напряжение u = N*10 mV, частотой f = 50 Hz, где N – номер Вашего варианта.
2. Исследовать процесс усиления сигнала в точках 1(на входе усилительного каскада) и 5 (на выходе усилителя) схемы. Получить осциллограммы сигналов на входе и выходе усилителя. Указать величины разверток сигналов по длительности и амплитуде.
Для настройки осциллографа (рис. 19) необходимо установить нужное масштабирование по оси времени и по оси напряжения. Распечатать или зарисовать полученные осциллограммы в масштабе. Определить коэффициент усиления входного сигнала.
|
|
|
|
| Рис. 18. Схема исследования резистивного усилительного каскада |
Для наглядного представления осциллограмм выходная цепь усилителя окрашена в сиреневый цвет, аналогичного цвета и осциллограмма выходного сигнала. Для более подробного представления осциллограмм нужно «развернуть» панель осциллографа, нажав поле Expand.
|
| Рис. 19. Рабочее окно осциллографа |
3. Исследовать частотный коэффициент передачи усилителя.
3.1. Для определения частотного коэффициента цепи необходимо найти зависимости входного и выходного сигналов (напряжений) от частоты. Для этого в меню Analysis в поле AC Frequency в области Nodes for analysis выбрать точки 1, 5. На основании анализа выходной реакции системы (зависимости входного и выходного напряжений и фазы от частоты) самостоятельно построить АЧХ и ФЧХ в масштабе. По результатам компьютерного моделирования сделать письменно выводы.
3.2. Исследовать частотные свойства усилителя. Подать на вход усилителя сигналы, находящиеся в рабочей полосе частот и вне рабочей полосы (в примере на рис. 20 рабочая полоса частот от 10 Гц до 10МГц).
Зарисовать полученные осциллограммы.
Письменно сделать выводы об усилительных свойствах каскада, о частотном диапазоне усилителя (в пределах какой полосы частот располагается рабочая область усилителя).
|
|
|
|
| Рис. 20. Выходная реакция усилителя ( для определения АЧХ и ФЧХ) |
Задание № 2. Провести компьютерное моделирование процесса усиления переменного тока двухкаскадным усилителем.
1. Собрать в программном пакете Electronics Workbench схему исследования (рис. 21). От источника напряжения переменного тока Е1 на усилительный каскад подать сигнал с параметрами: действующее напряжение u=0.1* N mV, частотой f=1 кHz, где N – номер Вашего варианта.
2. Исследовать процесс усиления сигнала. В точках 1 (на входе первого усилительного каскада), 5 (на входе второго усилительного каскада), 8 (на выходе усилителя) схемы с помощью вольтметров, на осциллографе получить осциллограммы сигнала.
|
| Рис. 21. Схема исследования резистивного двухкаскадного усилителя |
Так как осциллограф двух канальный, то необходимо канал А осциллографа подключить ко входу (т. 1), а канал В последовательно подключить к точке 5, затем к т. 8 схемы. Далее исследовать усиление сигнала в т. 5, 8 схемы аналогично заданию № 1, п. 2, 3.
Исследовать усиление сигнала с Е1=1* N mV аналогично п. 2 задания № 2. Сделать выводы.
|
|
|
Отчет о проделанной работе предоставляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Схема моделирования усилителя.
4. Результаты моделирования.
5. Сравнительный анализ результатов.
6. Выводы.
Контрольные вопросы:
1. Дать определение и назначение усилительного каскада.
2. Назначение элементов схемы.
3. Дать определение коэффициента передачи усилителя, рабочей области частот усилителя, динамического диапазона.
Тема 4. Исследование широкополосного и импульсного каскадов.
1. Исследование характеристик широкополосного усилителя.
2. Исследование характеристик импульсного усилителя.
Лабораторная работа5
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 656; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!