Исследование параметров и характеристик усилителей низкой частоты

Федеральное агенство по образованию Российской Федерации

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Приборостроение»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

Исследование параметров и характеристик усилителей низкой частоты

                                                                                                                                  Выполнил:

                                                                                                                                      ст-т гр. Р53-2

                                                                                                                                     Карпенко МС

                                                                                                                                  Проверил :

                                                                                                                                   Скачко В.Д

Красноярск 2005

      Цель работы: ознакомление с лабораторным стендом, измерительными приборами, методами измерения параметров и характеристик усилителей низкой частоты.

      Приборы: генератор, вольтиетр переменного тока, частотомер, фазометр, лабораторный макет №1.

Расчет параметров усилителя по результатам измерения.

Коэффициент усиления  определяется как отношение выходного напряжения к входному

K₀=U_вых/U_вх

     Измерения производятся в диапазоне средних частот при амплитудах выходного сигнала в 2-3 раза меньше максимально возможных.

     Для  измерения активной составляющей  входного сопротивления R_вх  усилителя необходимо дважды замерить его выходное напряжение: первый раз  (U₁) – при подаче входного напряжения от генератора на вход усилителя, второй  (U₂) – при подаче входного напряжения  через дополнительное  сопротивление R_д. Измерения производятся в диапазоне

средних  частот.

   В соответствии со схемой входной цепи усилителя , пренебрегая влиянием входной ёмкости

для обоих случаев  измерения можем записать: R_вх   R_д

                                     U₁=e* K₀       U₂ = e* K₀ *( R_вх/( R_вх+R_д))

откуда для активной составляющей входного сопротивления  справедлива формула:

                                                     R_вх = R_д*( U₂/( U₁- U₂))

       Для измерения входной ёмкости усилителя  необходимо дополнително  замерить выходное напряжение: без дополнительного  сопротивления на входе (U₃)   и с дополнительным сопротивлением  R_д на входе (U₄) , на частотах, где усиление начинает заметно падать

(примерно в 2 раза) .

          Величину входной ёмкости  усилителя  можно найти из выражения

С_вх²=(1/(w* R_д))*( (U₁/ U₂)+( U₃/ U₄))²

       Измерение  выходного сопротивления усилителя  производится двукратным измерением выходного напряжения усилителя  при большом (U₅) и малом (U₆) сопротивлениях нагрузки. Для выходных напряжений  U₅   и  U₆  справедливы выражения:

U₅  =e_xx*(R_н1/(R_н1+R_вых))               U₆= e_xx*(R_н2/(R_н2+R_вых))

Тогда, выражение  для  определения  выходного сопротивления  примет вид

                                     R_вых=(R_н1*Rн2*(U₅-U₆) )/(R_н1*U₆-R_н2*U₅)

        Измерения производятся в диапазоне  средних частот  при  очень малых амплитудах  сигнала, гарантирующих  отсутствие искажений  выходного сигнала при низкоомной тнагрузке.

Порядок выполнения работы:

1.Соберем схему изображенную на рисунке, при этом дополнительное сопротивление Rд перемкнем ключом S₁, а переключателем S₄ выберем максимальное сопротивление нагрузки (Rн₁=10 кОм ).

2. Установим частоту задающего генератора 1кГц и максимальную амплитуду напряжения входного сигнала, при которой отсутствуют искажения сигнала на выходе усилителя, которые визуально регистрируются по осциллографу. Искажения сигнала появлялись при входном напряжении U = 0.4 В.

3. Определим коэффициент усиления устройства, используя измеренные значения напряжения на входе и выходе усилителя.

Uвх = 0,35 В

Uвых = 5 В.

4.Изменяя входной сигнал в пределах 0 – 1 Uвх определим соответствующие значения выходного напряжения, по которым построим амплитудную характеристику усилителя.

№изм	1	2	3	4	5	6
Uвх, В	0	0,1	0,2	0,3	0,33	0,35
Uвых, В	0,12	1,3	2,7	3,9	4,8	5

         5. Изменяя частоту генератора, определим верхнюю и нижнюю частоты усилителя по падению напряжения на 3dB.

f_B = 80кГц               f_H = 335 Гц

6.Изменяя частоту генератора в пределах  и  , снимем амплитудно-частотную характеристику усилителя.

f,кГц	0,083	0,3	0,6	0,9	1,2	1,35	20	70	120	170	210	270	320
Uвых, В	1	3,3	4,5	4,9	5	5	5	4	2,3	1,5	1,2	0,8	0

7.Измерим в диапазоне средних частот напряжение на выходе усилителя при включенном и закороченном добавочном сопротивлении Rд. По измеренным напряжениям определим входное сопротивление усилителя.

Uвх = 0,35 В.

Uвых₁ = 5 В

Uвых₂ = 1,4 В.

8.Выключив дополнительное сопротивление на входе усилителя, повысим частоту входного сигнала до значения 27,5 кГц, затем замерим выходное напряжение при закороченном и включенном сопротивлении на входе усилителя и рассчитаем входную емкость усилителя.

Uвх = 0,35 В

Uвых₁ = 2,7 В

Uвых₂ = 0,4В

9.В диапазоне средних частот измерим выходное напряжение при высокоомной и низкомной нагрузке, затем рассчитаем выходное сопротивление усилителя.

Uвых₁ = 5 В

Uвых₂ = 0,19 В.

Выводы: В ходе выполнения лабораторной работы мы ознакомились с лабораторным макетом усилителя низкой частоты, а таке   со схемами включения приборов и макета, при измерениях. Проведя прямые измерения энергетических и спектральных параметров, а также вспомогательных величин, для косвенного определения параметров, были получены не все основные характеристики  усилителя: не получена фазо-частотная характеристика, вслделствие  отсутствия фазометра.  По данным измерений были построены амплитудная, амплитудно-частотная  характеристики усилителя, которые   сходятся с  теоретическими.

Также  по  полученным данным  были рассчитаны  входное и выходное сопротивления усилителя,  входная емкость.