Принципиальные схемы каскадов усилителей с отрицательной обратной связью. Способы снятия и подачи обратной связи и их влияние на основные параметры и характеристик и усилительных устройств

Лабораторная  работа №9.

Изучение влияния обратной связи на свойства усилителя.

1. Тема работы.

     Принципиальные схемы каскадов усилителей с отрицательной обратной связью.

2. Требования к знаниям, умениям, навыкам.

Студент должен:

● иметь первоначальные навыки по пользованию ПК.

● знать виды обратной связи и влияние ёё на качественные показатели усилителя.

● уметь снимать АЧХ усилительных устройств.

3. Цель работы.

Изучить способы снятия и подачи обратной связи и их влияние на основные параметры и характеристик и усилительных устройств. Особенности подачи обратной связи в операционных усилителях.

4. Домашнее задание.

4.1. По одному из предложенных литературных источников изучите:

● сущность обратной связи (ОС) и ёё назначение, классификация схем (ОС) по способам снятия и способам подачи на вход.

● принцип работы каскада усилителя на интегральной микросхеме охваченного параллельной обратной связью по напряжению и последовательной обратной связью по току.

● влияние ОС на коэффициент усиления, нелинейные искажения, частотную характеристику усилителя.

4.2.  Подготовьте бланк отчета по данной работе с ответами на контрольные вопросы.

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 Electronic Workbench.

7.2. Исследовать схему усилителя.

7.3. Оценить влияние обратной отрицательной связи (последовательной по току и параллельной по напряжению) на коэффициент усиления, зарисовать три осциллограммы на выходе усилителя: одну до включения обратной связи (ОС) и две после включения ОС.  

7.4. Исследовать влияние ОС на нелинейные искажения.

7.5. Исследовать влияние ОС на частотные искажения.

7.6. Оформить отчёт по лабораторной работе.

8. Порядок выполнения работы.

8.1. Откройте схему для исследования усилителя на интегральной микросхеме с ОС, приведённую на рисунке 1, проделав следующие манипуляции:

● в меню File выберите окно Open;

● откройте папку электронная техника;

● откройте схему усилителя на интегральной микросхеме с ОС.

Рисунок 1 - Схема каскада усиления на ИМС с отрицательной обратной связью.

8.1. Исследуйте влияние ООС на коэффициент усиления усилителя, для этого:

● установите частоту 1 кГц на функциональном генераторе, а входное напряжение 150 мВ.

● разомкните ключи S1 и S2.

● включите схему и измерьте мультиметром сигнал на выходе усилителя, рассчитайте коэффициент усиления.

● замкните ключ S2, (параллельная ОС по напряжению).

● измерьте мультиметром сигнал на выходе усилителя, рассчитайте коэффициент усиления.

● выключите ключ S2 и замкните ключ S1, (последовательная ОС по току).

● измерьте мультиметром сигнал на выходе усилителя, рассчитайте коэффициент усиления.

● сделайте вывод о влиянии ОС на коэффициент усиления.

8.2. Исследуйте влияние ООС на нелинейные искажения усилителя, для этого:

● разомкните ключи S1 и S2.

● увеличьте сопротивление переменного резистора R4 (щёлкнув по нему дважды левой кнопкой мыши и установив в графе Setting 58%) для введения нелинейных искажений.

● включите схему и зарисуйте осциллограмму сигнала на выходе усилителя.

● включите параллельную ОС по напряжению замкнув ключ S2.

● включите схему и зарисуйте осциллограмму сигнала на выходе усилителя.

● сделайте вывод о влиянии ОС на нелинейные искажения.

8.3. Исследуйте влияние ООС на частотные искажения усилителя, для этого:

● разомкните ключи S1 и S2 и включите схему.

● изменяйте частоту сигнала, руководствуясь значениями, приведёнными в  таблице 1.

● показания мультиметра занесите в таблицу 1.

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

● рассчитайте коэффициент усиления К и относительный коэффициент  усиления Y.

● по полученным данным постройте АЧХ усилителя без обратной связи.

● введите ООС, замкнув ключ S1.

● изменяйте частоту сигнала, руководствуясь значениями, приведёнными в  таблице 2.

● показания мультиметра занесите в таблицу 2.

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

● рассчитайте коэффициент усиления К и относительный коэффициент  усиления Y.

● по полученным данным постройте АЧХ усилителя с последовательной обратной связью по току.

8.4. 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».

● 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.

● убедитесь в соответствии построенной АЧХ по таблице 2 и таблице на экране Bode Plottera.

8.5. Завершение лабораторной работы:

● выключите ЭВМ, проделав необходимые манипуляции.

9. Содержание отчета по лабораторной работе.

9.1. Наименование и цель работы.

9.2. Принципиальная схема каскада с отрицательной обратной связью.

9.3. Таблицы экспериментальных данных.

9.4. График с АЧХ в соответствии с таблицами.

9.5 .Краткие выводы по работе.

9.6. Ответы на контрольные вопросы.

10. Контрольные вопросы.

10.1. Нарисуйте структурную схему усилителя с ОС при различных способах её подачи на вход усилителя.

10.2. Дайте определение положительной и отрицательной обратной связи.

10.3. Каков характерный признак ООС? Какой недостаток имеет ООС и почему она тем не менее применяется?

10.4. Как влияет ООС на частотную характеристику усилителя?

10.5. Как влияет ООС на нелинейные искажения?

10.6. Дайте определение ОС. Виды ОС по способу снятия.

10.7. Какими методами определяют ОС по способу снятия с выхода усилителя.

10.8. Запишите выражение для  определения глубины ОС.

10.9. Как влияет ПОС на входное сопротивление усилителя.