Исследование широкополосного усилителя на полевом транзисторе. Исследовать влияние схем низкочастотной и высокочастотной коррекции на АЧХ усилителя

Лабораторная работа №10.

Исследование широкополосного усилителя на полевом транзисторе.

1. Тема работы.

Широкополосные усилители.

2. Требования к знаниям, умениям, навыкам.

Студент должен:

● знать принцип работы схем коррекций на форму АЧХ усилителя в области нижних и верхних частот.

● иметь представление о влиянии паразитной ёмкости и разделительного конденсатора на частотную характеристику усилителя.

● уметь снимать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилительного каскада.

3. Цель работы.

Исследовать влияние схем низкочастотной и высокочастотной коррекции на АЧХ усилителя.

4. Домашнее задание.

4.1. По одному из предложенных литературных источников изучите:

● причины искажений в области нижних и верхних частот.

● назначение элементов принципиальной схемы широкополосного усилителя.

● схемы НЧ и ВЧ коррекции, свойства и особенности этих схем, область применения.

4.2. Проверьте свои знания ответив на контрольные вопросы.

4.3. Подготовьте отчёт по лабораторной работе.

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 Electronics Workbench.

7.2. Смоделировать схему «широкополосного усилителя» (рис.1).

7.3. Исследовать работу схем коррекций в области нижних и верхних частот.

7.4. Снять и построить АЧХ усилителя.

7.5. Определить полосу пропускания усилителя для каждого случая.

7.6. Ответить на контрольные вопросы.

7.7. Оформить отчёт по лабораторной работе.

8. Порядок выполнения работы.

8.1. Откройте схему «широкополосного усилителя» (рис.1), проделав следующие манипуляции:

● в меню File выберите окно Open;

● откройте папку электронная техника;

● откройте схему для исследования широкополосного усилителя.

Рисунок 1 Схема для исследования широкополосного усилителя.

8.2. Исследуйте АЧХ широкополосного усилителя, при выключенных цепях коррекции (С2, С4 вкл., переключатели S1, S2 замкнуты), для этого:

● откройте панель Bode Plottera, нажав дважды по нему левой кнопкой мыши.

● установите его в режим измерения АЧХ, нажав кнопку «Magnitude».

● установите по горизонтали значения частот от 10 Гц до 40 МГц, по вертикали от -20 dB до 40 dB. Масштаб осей логарифмический.

● включите схему и постройте АЧХ без НЧ и ВЧ коррекции.

● 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.

● занесите значения К,dB и F,Гц в таблицу 1 и постройте АЧХ К дБ = f(F) (Внимание! С5=0,1MF, что вызывает спад АЧХ в области нижних частот. Конденсатор С7=47pF выполняет роль паразитной ёмкости, вызывая спад АЧХ в области верхних частот).

Таблица 1.

F, кГц	0,01	0,02	0,05	0,1	0,3	2,5	26	140	450	1000	2000	8100	30000
К, дБ

8.3. Исследуйте работу схемы низкочастотной коррекции (R4,C1) для этого:

● переключателем S1 включите ёмкость фильтра С1, активируйте схему и заполните таблицу 2.

● постройте АЧХ пользуясь данными таблицы 2.

Таблица 2.

F, кГц	0,01	0,02	0,05	0,1	0,3	2,5	26	140	450	1000	2000	8100	30000
К, дБ

8.4. Исследуйте работу параллельной высокочастотной коррекции, для этого:

● разомкните переключатель S3, активируйте схему, снимите АЧХ и заполните таблицу 3.

● постройте АЧХ, пользуясь данными таблицы 3.

Таблица 3.

F, кГц	0,01	0,02	0,05	0,1	0,3	2,5	26	140	450	1000	2000	8100	30000
К, дБ

8.5. Изучите влияние частотно-зависимой обратной связи в цепи истока (R3,C6) на результирующую характеристику широкополосного усилителя совместно с остальными цепями коррекции, для этого:

●  переключателем S2 подключите конденсатор С6, активируйте схему.

●  постройте АЧХ, пользуясь данными таблицы 4.

Таблица 4.

F, кГц	0,01	0,02	0,05	0,1	0,3	2,5	26	140	450	1000	2000	8100	30000
К, дБ

8.7. Определите полосу пропускания по построенным характеристикам.

8.8. Завершение лабораторной работы:

● выключите ЭВМ, проделав необходимые манипуляции.

9. Содержание отчёта по лабораторной работе.

9.1. Наименование и цель работы.

9.2. Схема исследуемого усилителя.

9.3. Амплитудно-частотные характеристики усилителя.

9.4. Выводы о влиянии цепей коррекции на АЧХ усилительных каскадов.

9.5. Расчёт полосы пропускания для каждой характеристики.

9.6. Ответы на контрольные вопросы.

10. Контрольные вопросы.

10.1. Объясните назначение элементов схемы  исследуемого усилителя?

10.2. Поясните особенности работы последовательной коррекции?

10.3. Как обеспечивается смещение в каскадах усиления на полевых транзисторах?

10.4.Приведите эквивалентные схемы каскада на в области низких, средних и высоких частот?

10.5. Объясните влияние фильтра R4C1, на АЧХ усилителя?

10.6. Каким образом влияет цепочка R3C3 на частотную характеристику усилителя?

10.7. Покажите на схеме усилителя нагрузку по переменному току?

10.8. Укажите путь протекания переменной составляющей тока стока?