Исследование частотной характеристики усилителя. Схема электрическая принципиальная УПЧ1, страница 2

Амплитудная  характеристика сохраняет свою линейность  при изменении амплитуды входного сигнала от нуля  до 200 мВ. Коэффициент усиления при этом неизменен. Таким образом верхняя граница линейного динамического диапазона составляет  U_{вх мах}  = 200 мВ.

Точка  компрессии коэффициента усиления на 1 дБ составляет

U_{вх -1,0 дБ} = 600 мВ.

Таким образом динамический  диапазон  усилителя достаточно большой, что неудивительно, поскольку в качестве  активного элемента усилителя используется полевой транзистор.

Рис. 9.2.1.   Амплитудная  характеристика  исследуемого  усилителя

Рис. 9.2.2.  Зависимость  коэффициента усиления усилителя  от амплитуды  входного  напряжения

9.3.  Исследование регулировочной  характеристики  усилителя

В исследуемом усилителе  регулировка усиления осуществляется  посредством изменения  напряжения  на втором затворе  транзистора.

Начальные условия при измерении регулировочной характеристики : Е_пит  =+ 3,5 В  ,   U_з1и = -0,5 В.

Измерение регулировочной характеристики осуществлялось  посредством измерения коэффициента усиления каскада при  различных значениях регулирующего  напряжения на втором затворе. Результаты  измерений проведены в таблице 9.3.1.   Глубина   регулировки   рассчитывалась  по полученным значениях коэффициентов усиления  согласно выражению

D_ру  = К_{u мах}  - К_u .

Таблица 9.3.1

Uру, В	-1	-0,5	0	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5
Кu, дБ	-10	-4	0	3	6	8	10	12	13	14
Dру, дБ	24	18	14	11	8	6	4	2	1	0

Регулировочная характеристика  приведена на рис. 9.3.1.

Максимальный диапазон регулировки усиления в каскаде составляет              D_{ру мах} = 24 дБ.

Такое  значение приемлемо. Учитывая то, что в УПЧ2  глубина регулировки составляет 60 дБ, в целом по приемнику глубина регулировки составит 84 дБ.

Рис. 9.3.1.  Регулировочная  характеристика исследуемого каскада

9.4.  Исследование влияния  напряжения  питания  на  характеристики усилителя

В данном пункте исследуется влияние напряжения питания на потребляемый  ток  и на коэффициент усиления усилителя.

Начальные условия при измерениях : U_ру  = +3,5 В,  U_з1и = -0,5 В.

Результаты измерения коэффициента усиления и  потребляемого тока приведены в таблице 9.4.1.

На рис. 9.4.1. приведена  зависимость тока стока от напряжения питания. На рис. 9.4.2.  приведена зависимость коэффициента усиления от напряжения питания.

Таблица 9.4.1

Епит, В	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5
I0, мА	2,8	2,9	3	3,2	3,3	3,4	3,5	3,6
Кu, дБ	12,6	13,1	13,6	14	14,3	14,7	15	15,3

При увеличении напряжения питания наблюдается рост коэффициента усиления. Объясняется это тем, что с ростом напряжения питания возрастает  ток стока транзистора и соответственно возрастает крутизна  транзистора в рабочей точке, что и ведет к росту коэффициента усиления.

9.5.  Исследование влияния температуры на  характеристики усилителя

Программа Мicrocap 5,0  позволяет провести  анализ модели схемы при температурных изменениях.

В данном пункте исследовалось влияние температуры на потребляемый усилителем ток и на коэффициент усиления.

При измерениях температура изменялась от -50°С  до +50°С.

Результаты измерений приведены в таблице 9.5.1. В нижней строке таблицы приведено  температурное изменение коэффициента усиления о сравнению с его уровнем при  t = +20°С.

Таблица 9.5.1.

t, °С	-50	-40	-30	-20	-10	0	+10	+20	+30	+40	+50
I0, мА	4,8	4,5	4,3	3,95	3,7	3,5	3,4	3,2	3,0	2,7	2,65
Кu, дБ	15	14,85	14,75	14,5	14,4	14,2	14,1	14	13,85	13,5	13,4
DКu, дБ	1,0	0,85	0,75	0,5	0,4	0,2	0,1	0	-0,15	-0,5	-0,6

Рис. 9.4.1. Зависимость  потребляемого  усилителем тока от напряжения питания

Рис. 9.4.2.  Зависимость коэффициента усиления каскада от  напряжения питания

Графики зависимостей  тока стока от  температуры и изменения коэффициента усиления  от температуры приведены на рис. 9.5.1. и на рис. 9.5.2. соответственно.

С  уменьшением температуры наблюдается возрастание тока стока и коэффициента усиления. Это не противоречит физической сущности  процессов и объясняется тем, что при понижении температуры  уменьшается удельное сопротивление  канала полевого транзистора. Поэтому ток возрастает, соответственно растет крутизна  транзистора в рабочей точке и коэффициент усиления  усилителя.

Рис. 9.5.1. Зависимость тока, потребляемого усилителем от температуры

Рис. 9.5.2.  Зависимость  изменения коэффициента усиления усилителя от температуры