Ознакомление с лабораторным стендом, контрольно-измерительными приборами, методами измерения основных параметров и характеристик усилителей низкой частоты

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

Приборы и оборудование: генератор, микровольтметр переменного тока, осциллограф, лабораторный макет №1, рис. 1.

Рис. 1. Усилитель низкой частоты

Рис. 2. Структурная схема измерений

                  

Рис. 3. Схема входной цепи усилителя усилителя

            Рис. 4. Схема выходной цепи усилителя

Ход работы

Коэффициент усиления, измеренный в плоской области АЧХ:

Амплитудная характеристика (АХ) усилителя. Показания сняты при частоте в один килогерц.

20	0,3
100	1,6
200	3,1
250	3,8

Данная АХ была снята при изменении входного напряжения до 300 мВ. Дальнейшее повышение напряжения приводит к искажению характеристики, но не ясно, является ли это следствием не идеальности операционного усилителя, или это сказывается влияние шунтирования входа ОУ двумя встречно-параллельными диодами защиты. В целом, учитывая не малую аппаратурную и субъективную погрешности, можно считать АХ данного усилителя практически линейной.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя

500	0,21	10,5
700	0,24	12
1000	0,26	13
1500	0,28	14
2000	0,29	14,5
3000	0,3	15
35000	0,3	15
50000	0,29	14,5
80000	0,28	14
100000	0,25	12,5
110000	0,21	10,5

В целях наиболее удобного для восприятия наблюдения данных АЧХ, график выполнен в логарифмическом масштабе по частоте.

Определение граничных частот по уровню падений входного и выходного напряжений на 3 дБ (0,707):

Полоса усиления среднеполосного усилителя:

По построенным характеристикам можно судить о линейности усилителя в каком-либо частотном диапазоне.

Частотный завал, возможно, обусловлен наличием двух встречно-параллельных защитных диодов, которые при достаточной мощности могут иметь значительную барьерную емкость в области нулевого смещения.

Расчет характеристик усилителя

Входное сопротивление усилителя:

Входная емкость усилителя:

Ёмкость усилителя получилась огромной, возможно, опять же, из-за защитных диодов.

Выводы: Основные цели данной работы, такие как: ознакомление с лабораторным стендом и измерительными приборами, методами измерения основных параметров и характеристик усилителей, были достигнуты. В ходе работ были успешно сняты и обработаны показания измерительных приборов, произведен расчет основных характеристик усилителя. Амплитудная и амплитудно-частотная характеристики для наглядности построены в виде графиков. Произведен анализ полученных графических данных и расчетов. Многие показания не оказалось возможным снять с макета, так как он оснащен защитой на входе от высокого уровня сигналов. Защита выполнена в виде двух встречно-параллельных диодов, которые в худшем случае могут быть германиевыми и большой мощности. Своей работой они зашунтируют усилитель при подаче на его вход(на вход самого ОУ, т.е. на диоды) напряжений 0,2-0,4 или 0,6-0,8(в зависимости от типа диода, германиевый или кремниевый). Так же, диоды зашунтируют вход усилителя на высоких частотах. Так как емкость мощных диодов даже при нулевом смещении может составлять сотни пикофарад.