Вимоги з охорони праці при виконанні лабораторної роботи
1.Ознайомитись з обладнанням робочого місця, яке використовується в роботі.
2.Перевірити наявність заземлення, якість проводів та штепсельних вилок електроживлення всіх приладів, які використовуються в роботі, електричних розеток на щитах живлення.
3.Про всі наявні недоліки терміново доповісти керівнику занять.
4.Виконувати вимоги з охорони праці студентів при виконанні лабораторних робіт.
Теоретична частина
Амплітудними обмежувачами називають нелінійні чотириполюсники, вихідна напруга яких по формі співпадає з вихідним сигналом до певного значення, яке називається рівнем обмежування. Після цього U вих – const при зміні U вх..
В якості нелінійних елементів в обмежувачах широке застосування мають напівпровідникові діоди, транзистори, операційні підсилювачі. Основними вимогами до обмежувачів є - стабільність положення точки зламу перехідної характеристики і рівнів обмежування; малі частотні спотворення. На мал. 1 приведено аплітудні характеристики обмежувачів різного типу.
а - обмежування по мінімуму (знизу);
б - обмежування по максимуму (зверху);
в - двостороннє обмежування.
Транзисторні обмежувачі здійснюють розділення вхідного і вихідного кола, що часто необхідно, на практиці. Окрім того, такі обмежувачі здійснюють підсилення сигналу, а це свідчить про можливість отримати вихідні імпульси з крутими фронтами з вхідної синусоїдальної напруги невеликої амплітуди. Транзисторний обмежувач може виконуватись по схемі зі СЕ, СК або СБ. Найчастіше використовується схема зі СЕ, в якій вихідна і вхідна напруги протифазні. Робота обмежувача визначається початковим положенням робочої точки транзистора і рівнем вхідних сигналів. В підсилювачі-обмежувачі транзистор працює в режимі класу В (робоча точка знаходиться на межі активної області і області відсічки) або в режимі класу А (робоча точка знаходиться приблизно посередині активної області).
На мал.2 приведено схему і часові діаграми роботи обмежувача, в якому транзистор працює в режимі класу В. Під дією вхідної напруги робоча точка транзистора переходить від межі області відсічки в область насичення і навпаки, пересуваючись через активну область. 1
Тривалість перехідного режиму набагато менше часу перебування транзистора в режимі насичення і відсічки. Якщо на вхід схеми надходить позитивна напівхвиля синусоїдальної напруги, то транзистор закритий (Іб = - Іко.; Ік = І ко;
Uвих = - Eк + Iко * Rк, де Іко - зворотній струм насичення колекторного переходу. Таким чином, позитивний напівперіод Uвх не змінює початкового стану транзистора, тобто вхідна напруга обмежується на нульовому рівні. При надходженні на вхід схеми напруги негативної полярності транзистор відкривається. При збільшенні абсолютного значення цієї напруги робоча точка транзистора пересувається в бік області насичення. Якщо Uвх більше вхідної обмежуваної напруги Uвх.обм.=Iкн Rб/h21е, де Ікн - колекторний струм на межі області насичення; h21е - коефіцієнт підсилення струму транзистора в схемі зі СЕ. В момент часу t=t2 транзистор насичується (його робоча точка попадає в область насичення), струм колектора і напруги Uке перестають змінюватися (обмежуються). В проміжок часу від t2 до t3 транзистор насичений, його
Iк = const, а вихідна напруга Uкен = 0,1... 0,3В. В момент часу t = t3 транзистор знову переходить активну область і при зменшенні абсолютного значення вхідної напруги повертається в початковий закритий стан. Амплітуду вихідної напруги майже прямокутної форми (tф=0) знаходять з співвідношення | Uвих.m | = | Ек | - | Іко * Rk | - | Uкен |. В цьому прикладі здійснюється двостороннє (Uвх.обм = 0; Uвх. обм.2 = Uвх.обм) несиметричне обмежування. Для забезпечення симетричного обмеження робоча точка транзистора встановлюється приблизно посередині активної області. На мал.З приведено схему, вихідні статичні і динамічні характеристики та графік зміни вихідного струму за час симетричного двостороннього обмеження.
Робоча точка транзистора вибирається на відрізку навантажувальної прямої МN так, щоб МA = АN. Цій точці відповідає колекторний струм спокою Іко і напруга на виході Uкео. Зміна колекторного струму від точки спокою до межі області насичення Ік = Ікн і до початку відсічки Ік — Іко (Іб = - Іко) однакові: Ік' = Ік". Обмежування позитивного і негативного напівнеріодів вхідного синусоїдального сигналу відбувається на одному і тому ж рівні Uвх.обм = (Iкн - Іко) Rб / 2 h21e. Резистор R2 забезпечує положення робочої точки транзистора (R2 = Ек - Uбео / Ібo.
Значення опору резистора R1 = R2. При застосуванні інтегральних операційних підсилювачів суттєво покращуються основні характеристики обмежувачів. В залежності від призначення обмежувачів застосовують різні схеми.
Характеристика робочого місця
До складу робочого місця входять: генератор СІ-83,вольтметр В3-38, лабораторний макет “підсилювач-обмежувач амплітуди”, cхема макета представлена на мал.4
Живлення макета Е=20 В і Езм=5В здійснюється від загального джерела живлення лабораторії, через роз'єм на тильній стороні макета. Напруга зміщення Uбe регулюється потенціометром R1. Навантаження Rн підключається до клем Rн на лицевій панелі макета. Контроль струмів Іб, Ік та напруг Uбе, Uке здійснюється вмонтованими стрілковими приладами.
