Исследование резисторного каскада усилителя. Исследование влияния разделительного конденсатора (С4 или С3) на форму АЧХ

Лабораторная работа №7.

Исследование резисторного каскада усилителя.

1. Тема работы.

     Резисторный каскад.

2. Требования к знаниям, умениям, навыкам.

Студент должен:

● иметь первоначальные навыки по пользованию ПК.

● знать принцип работы электронных усилителей.

● уметь снимать осциллограммы и АЧХ.

3. Цель работы.

Закрепление теоретических знаний по резисторным каскадам и приобретение практических навыков по методике снятия осциллограмм и АЧХ.

4.  Домашнее задание.

4.1. По одному из рекомендованных литературных источников изучите:

● схемные решения, принцип работы резисторного каскада.

4.2. Проверьте свои знания путем устного ответа на контрольные вопросы.

4.3. Подготовьте бланк отчета по лабораторной работе.

5. Литература.

5.1. И.В. Сиренький, В.В. Рябинин, С.Н. Голощапов. Электронная техника.

С.- Пб.: Питер, 2006г.

5.2. В.И. Лачин, Н.С. Савельев. Электронная техника. Ростов-на-Дону:

Феникс, 2004г.

5.3. А.В. Андреев, М.И. Горлов. Электронная техника. Ростов-на-Дону:

Феникс, 2003г.

5.4  Ф.И. Вайсбурд, Г.А. Панаев, Б.Н. Савельев. Электронные приборы и усилители.       

М.: Радио и связь, 2003г.

6. Основное оборудование.

6.1. Персональный компьютер Pentium 3  1ГГц /256 ОЗУ.

7. Лабораторное задание.

7.1. Включить ЭВМ и запустить программу Electronics Workbench.

7.2. Исследовать схему резисторного каскада на полевом транзисторе (рис.1).

7.3. Исследовать влияние разделительного конденсатора (С4 или С3) на форму АЧХ.

7.4. Исследовать влияние паразитной ёмкости С5 на форму АЧХ.

7.5. Построить три АЧХ на одном графике.

7.6. Ответить на контрольные вопросы.

7.7. Оформить отчет по лабораторной работе.

8. Порядок выполнения работы.

8.1. Откройте схему для исследования резисторного каскада усилителя, приведённую на рисунке 1, проделав следующие манипуляции:

● в меню File выберите окно Open;

● откройте папку электронная техника;

● откройте схему для исследования резисторного каскада.

Рисунок 1 – Схема резисторного каскада усилителя.

8.2.  Снимите АЧХ резисторного каскада усилителя.

● тумблером S1 включите разделительный конденсатор С4, тумблером S2 выключите паразитную ёмкость С5.

● на функциональном генераторе установите амплитуду сигнала 5 мВ.

● изменяйте частоту на функциональном генераторе от 30 Гц до 100 кГц, согласно таблице 1.

● напряжение на выходе усилителя контролируйте вольтметром PV1 (измените вид измеряемого напряжения с DC (постоянный) на АС (переменный)).

● включите осциллограф и проконтролируйте форму выходного сигнала.

● результаты измерений занесите в таблицу 1.

● рассчитайте коэффициент усиления К и относительный коэффициент усиления Y.

Таблица 1.

Частота F,кГц	0,03	0,05	0,1	0,2	1	2	10	50	100
Uвых, В
K=Uвых/Uвх					К0
Y=К/К0

8.3. Исследуйте влияние разделительного конденсатора на АЧХ.

● тумблером S1 включите разделительный конденсатор С3, тумблером S2 выключите паразитную ёмкость С5.

● снимите АЧХ резисторного каскада. Изменяйте частоту генератора согласно таблице 2, при входном сигнале 5 мВ.

● включите осциллограф и проконтролируйте форму выходного сигнала.

● результаты измерений занесите в таблицу 2.

● рассчитайте коэффициент усиления К и относительный коэффициент усиления Y.

Таблица 2.

Частота F,кГц	0,03	0,05	0,1	0,2	1	2	10	50	100
Uвых, В
K=Uвых/Uвх					К0
Y=К/К0

8.4. Исследуйте влияние паразитной ёмкости на АЧХ.

● тумблером S1 включите разделительный конденсатор С4, тумблером S2 включите паразитную ёмкость С5.

● снимите АЧХ резисторного каскада. Изменяйте частоту

генератора согласно таблице 3, при входном сигнале 5 мВ.

● включите осциллограф и проконтролируйте форму выходного сигнала.

● результаты измерений занесите в таблицу 3.

● рассчитайте коэффициент усиления К и относительный коэффициент усиления Y.

Таблица 3.

Частота F,кГц	0,03	0,05	0,1	0,2	1	2	10	50	100
Uвых, В
K=Uвых/Uвх					К0
Y=К/К0

8.5. Постройте АЧХ по данным таблиц 1, 2, 3. Масштаб по оси частот логарифмический.

8.6. Проконтролируйте АЧХ усилителя с помощью Bode Plottera, для этого:

     ● откройте панель Bode Plottera, нажав дважды по нему левой кнопкой мыши.

● установите его в режим измерения АЧХ нажав кнопку «Magnitude».

● установите по горизонтали значения частот от 10 Гц до 100 МГц, по вертикали от 10 dB до 40 dB. Масштаб осей логарифмический.

● в начале горизонтальной шкалы на экране Bode Plottera расположен курсор. Его можно перемещать с помощью стрелок расположенных на лицевой панели (←) (→). Координаты пересечения курсора с графиком АЧХ выводятся на информационных полях показывающих К,dB и F,Гц.

● включите схему и проконтролируйте АЧХ для таблицы 3, пользуясь действиями указанными в пункте 8.4.

● убедитесь в соответствии построенной АЧХ по таблице 3 и АЧХ на экране Bode Plottera.

8.7. Завершение лабораторной работы:

● выключите ЭВМ, проделав необходимые манипуляции.

9. Содержание отчета по лабораторной работе.

9.1. Наименование и цель работы.

9.2. Принципиальная схема резисторного каскада.

9.3. Таблицы экспериментальных данных.

9.4. Графики с АЧХ Y=f(F).

9.5 .Краткие выводы по работе.

9.6. Ответы на контрольные вопросы.

10. Контрольные вопросы.

10.1. Перечислите достоинства резисторных каскадов на полевых транзисторах.

10.2. Поясните способ подачи напряжения смещения на полевой транзистор.

10.3. Каким элементом схемы устраняется обратная связь в цепи истока полевого транзистора.

10.4. Назначение разделительного конденсатора С4.

10.5. Анализируя АЧХ, поясните причину частотных искажений в области ВЧ.

10.6. Назовите способы уменьшения частотных искажений в области НЧ.

10.7. Какие схемы включения биполярных и полевых транзисторов получили наибольшее распространение в предварительных каскадах усиления и почему?

10.8. Каково назначение разделительных конденсаторов в схемах резисторных каскадов?

10.9. Покажите пути прохождения постоянной и переменной составляющей тока стока в схеме резисторного каскада на полевом транзисторе.