5 Выполнить моделирование спроектированного усилителя и получить его переходные и частотные характеристики. При моделировании работы схемы на её вход подать входное тестовое воздействие от генератора синусоидального сигнала, близкое выходному сигналу генератора Колпитца.
6 Подсоединить схему спроектированного усилителя к выходу генератора, при этом необходимо убедиться в том, что входное сопротивление усилителя и выходное сопротивление генератора согласованы (в противном случае генератор может выйти из режима автогенерации или амплитуда и частота генерируемых сигналов могут существенно измениться). При необходимости предусмотреть блок согласования, например, эмитерный повторитель.
7 Выполнить анализ переходных процессов и спектральный анализ выходного сигнала. Выходной сигнал усилителя должен быть максимально близким к синусоидальному.
8 Сделать обоснованные выводы о том, насколько близок выходной сигнал к синусоидальному, а его амплитуда – к 5В.
9 Выполнить факультативно (для самостоятельной проработки)
Выполнить параметрический анализ переходных характеристик схемы. В качестве изменяемого параметра выбрать индуктивность L1 (рисунок 2), диапазон изменения параметра выбрать самостоятельно, выбор обосновать. Выполнив параметрический анализ, определить диапазон значения индуктивности, при котором схема генерирует устойчивые колебания.
10 В отчёте необходимо привести схемы генератора, усилителя; эпюры и спектр выходных сигналов генератора и усилителя; переходные характеристики, АЧХ и ФЧХ усилителя, а также обоснованные и доказательные выводы по работе.
Примечание:
При выполнении п.1 вместо схемы генератора Колпитца можно использовать и другие схемы генераторов периодических импульсов. Примеры таких схем приведены в проектах «Generation1.opj» и «generatorphazovr.opj» , которые находятся в папке «Примеры Схем Генераторов и Фильтров».
ПРИЛОЖЕНИЕ.
В папке «Примеры Схем Генераторов и Фильтров» находятся проекты схем генераторов периодических сигналов, а также две схемы активных RC-фильтров, которыми можно воспользоваться при подготовке к лабораторной работе. Ниже приведены схемы фильтров и краткое описание их работы, приведены уравнения для расчёта параметров элементов схем. Для получения точных значений частотных характеристик схемы рекомендуется выполнить параметрический анализ частотных характеристик и определить значения параметров элементов, при которых схема фильтра имеет требуемые частотные характеристики.
1 Фильтр, который реализован в проекте RC_PF.opj (Рис.3), является полосовым фильтром.
Рисунок 3. Активный полосовой RC-фильтр
Резонансную частоту (т.е. середину полосы пропускания) которого можно найти по формуле:
F0 = ( 1/ (2*Pi*C) ) * sqrt ( (R1 + R2) / ( R1*R2*R3 ) )
Ширина пропуская (т.е. измеряемая на уровне -3дБ) равна
dF = 1 / ( Pi * C * R3 )
Коэффициент усиления напряжения при резонансе равен:
Amax = R3 / (2*R1)
Добротность Q равна:
Q = F0/dF = ½ * sqrt ( ( (R1+R2)*R3 ) / (R1*R2) )
Например, при значениях номиналов R1 = 47k, R2 = 68, R3 = 100k, C = 150n, резонансная частота F0 = 400 H, Q = 20:
Рисунок 4. АЧХ активного полосового RC-фильтра
2 Фильтр, который приведён в проекте ActiveFilters.opj (Рис.5), является схемой, в которой реализованы фильтры нижних и верхних частот, а также полосовой, в чём нетрудно убедиться, выполнив частотный анализ.
Рисунок 5. Активный универсальный RC-фильтр
Резисторы R6, R7 и R8 имитируют нагрузку усилителя. Резисторы R1 – R4 и емкости C1 и C2 задают граничную и резонансные частоты фильтра. Как можно видеть из частотной характеристики при значениях R = 15k и C=10nF граничная частота находится в пределах 1 кГц (Рис.6):
Рисунок 6. АЧХ активного универсального RC-фильтра
Граничную частоту фильтра можно оценить по формуле (если принять номиналы резисторов и конденсаторов равными):
F = 1 / ( 2*Pi * C * R )
Соответственно, этим же соотношением можно воспользоваться при подборе номиналов R и C при подборе резонансной и граничной частот фильтра.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.