Общие требования и порядок выполнения лабораторных работ по дисциплине "Радиотехнические устройства", страница 3

Время установления t_у — это время, в течение которого нормированная ПХ  изменяется от 0,1 до 0,9 своего установившегося значения. Выброс δ — максимальное превышения этого значения на ПХ — рис.12. Обе величины t_у и δ характеризуют искажения фронта импульса, т.е. искажения в области малых времен t_y << t_И (в идеальном случае t_y = 0, δ = 0)

Рис. 12. Нормированная переходная характеристика резисторного каскада.

В области больших времен ПИ оценивают спадом плоской вершины импульса Δ за промежуток времени, равный его длительности t_И. Количественно t_у выражается в единицах времени, а δ и Δ — в процентах относительно установившегося значения.

Между АЧХ и ПХ линейной системы существует однозначная связь. Изменение характеристик устройства в области верхних частот приводит к изменению его поведения в области малых времен. Аналогично и для области нижних частот и больших времен. Для резисторного каскада справедливы соотношения

, .

Таким образом, для уменьшения времени установления необходимо расширять полосу пропускания в сторону верхних частот, а для уменьшения спада — в сторону нижних.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА

Теоретическая подготовка к работе

Лабораторная работа охватывает материал, входящий в разделы «Работа усилительных элементов (УЭ) в каскаде. Цепи питания и связи» и «Каскады предварительного усиления. Резисторные каскады переменного тока».  При подготовке к работе необходимо проработать следующие вопросы: схемы включения биполярных транзисторов (БТ) и их свойства, режимы работы УЭ, цепи питания БТ, резисторные каскады переменного тока на БТ, каскады с коррекцией АЧХ в области верхних и нижних частот.

Задание для предварительной подготовки

В соответствии с индивидуальным вариантом задания:

1.  Рассчитать АЧХ и ФЧХ резисторного каскада на БТ n-p-n или p-n-p типа.

2.  Определить коэффициент усиления каскада в области средних частот (на плоском участке АЧХ), рассчитать граничные частоты среза  и .

3.  Рассчитать изменение номиналов элементов каскада, соответствующих расширению и сужению полосы пропускания в области верхних и нижних частот в 2 раза.

4.  Рассчитать ориентировочные значения элементов высокочастотной коррекции – эмиттерной и индуктивной, для получения максимально-плоской и характеристики с подъемом усиления с максимальным значением .

5.  Рассчитать элементы фильтра в цепи питания каскада для получения нижнечастотной коррекции АЧХ – снижение  в 1,2 раза.

6.  Определить время установления t_y и спад плоской вершины импульса ∆ с длительностью 10 и 100 мкс для исходных значений элементов схемы.

7.  Рассчитать изменение номиналов элементов схемы каскада, соответствующих уменьшению t_y и ∆ в 1,5 раза.

Порядок выполнения работы

1.  Запустить программу Micro-Cap 8.

2.  Выбрать схему каскада – рис. 1…4, а,б и задать тип транзистора и значения недостающих компонентов R_б1, R_б2, R_б в соответствии с Вашим вариантом задания – табл. 1. Пример схемы каскада показан на рис. 13.

Рис.13

3.  Выбрать источник сигнала Sine Source (команда меню Component / Analog Primitives / Waveform Sources / Sine Source). Имя (Part) источника изменить на V. Выбрать модель –1 MHz (Model – 1MHz). Амплитуда сигнала на входе – 10 mВ.

4.  Перейти в режим расчета частотных характеристик «AC Analysis» (команда меню Анализ / Частотные характеристики). Установить параметры моделирования в соответствии с рис. 14.

Рис. 14

5.  Выполнить команду Запуск. После этого на экране появятся частотные характеристики каскада, соответствующие температуре t = 27 ⁰С. Установите курсор на пиктограмму  и перейдите в режим двух электронных курсоров для считывания координат точек, соответствующих значениям коэффициента передачи каскада на опорной частоте 1 кГц и граничных частотах  и на которых коэффициент передачи снижается до 0.707 своего значения на частоте 1 кГц. Повторить изменения для двух других значений температур (-60, +60) ⁰С.

6.  Провести аналогично моделирование работы трех других схем цепей смещения – рис. 2…4, а,б.

·  с фиксацией тока базы транзистора

·  с диодной (параметрической) стабилизацией режима

·  с эмиттерной стабилизацией режима

7.  Дальнейшие исследования проводятся для канала с эмиттерной стабилизацией режима по постоянному току – рис. 4, а,б.

Рассчитать изменение емкости С_н таким образом, чтобы получить расширение и сужение полосы пропускания в области верхних частот в 2 раза. Задать полученные значения емкости в схеме каскада и провести моделирование согласно пп.3 и 4 настоящего раздела. Определить К(f = кГц),  и установить соответствие расчетных и полученных  значений . Провести аналогичное моделирование при изменении значений резисторов R_k и R₂.

8.  Выполнить моделирование при поочередном изменении последовательных емкостей С_р, С_р^/ и С_э для достижения двукратного изменения .

9.  Выполнить моделирование каскада при изменении емкости С_э таким образом, чтобы получить АЧХ максимально-плоского вида и с подъемом усиления в области верхних частот. Определить оптимальное значение С_э, соответствующее максимальному .