ВНИМАНИЕ! При изменении положения переключателя S2 необходимо заново произвести установку эмиттерного тока.
1. В области НЧ (f ≤ 1 кГц) исследовать зависимость от частоты f передаточных свойств разделительной цепи и транзистора в каскаде с ОЭ:
S 1 - 1; S 2 – 2; S 3 - 1; S 5 – 2; S 6 – 1
Для этого установить на частоте 10 Гц уровень входного сигнала UG ~ 10 - 30 мВ (режим генератора «~») и далее не изменяя уровень U, измерить частотные зависимости напряжений UG, U б и U к.
По результатам измерений вычислить значения коэффициентов передачи разделительной цепи K p(f) = U б(f)/ UG и транзистора Kf (f) = U к(f)/ U б(f), а также значения нормированной АЧХ (НАЧХ) разделительной цепи M p(f) = K p(f)/ K p0 и нормированной АЧХ (НАЧХ) эквивалентного транзистора Mf (f) = Kf (f)/ Kf 0, где Kp0 и Kf 0 - значения коэффициентов передачи K p(f) и Kf (f) на частоте 1 кГц. Сопоставить полученные результаты с теоретическими, определяемыми соотношениями, приведенными в разделе "Частотные свойства усилителей" (для этого представить в общих координатных осях графики теоретических и экспериментальных зависимостей).
2. Измерить частотные характеристики коэффициента передачи каскада MB в области верхних (f ≥ 1 кГц) частот в схеме с ОЭ:
S 1 - 2; S 2 - 2; S 3 - 4; S 4 - 2; S 5 - 1; S 6 - 2
Для этого установить UG ~ 13 мВ. Снять частотную характеристику коэффициента передачи каскада M B(f) = K (f)/ K 0 (1 кГц), где K (f) = U к/ UG - коэффициент передачи каскада, K 0 - значение коэффициента передачи каскада K (f) на частоте 1 кГц, в диапазоне частот от 1 кГц и выше при двух значениях сопротивления нагрузки:
а) r'н1= R 14// R 18 (S 6 – 2)
б) r'н2= R 14 (S 6 - 1).
По данным эксперимента на частоте 18 кГц вычислить M B1 и M B2, т.е. значения M B при r'н1 и r'н2. На основании измеренных M B1 и M B2 вычислить значения параметров t и C с помощью системы уравнений:
M B 1 = (1+ w2t2)-0,5 · (1+ w2 C 2r'н12)-0,5,
M B 2 = (1+ w2t2)-0,5 · (1+ w2 C 2r'н22)-0,5.
3. Исследовать ход АЧХ и НАЧХ в области верхних частот (1 кГц ≤ f ≤ 18 кГц) при различных вариантах включения транзистора:
а) ОЭ: S 1 - 2; S 2 - 2; S 3 - 4; S 4 - 2; S 5 - 1; S 6 – 2 (снято в п.2),
б) ОБ: S 1 - 5; S 2 - 2; S 3 - 4; S 4 - 2; S 5 - 5; S 6 - 2 (U э ~ 0,015 В),
в) ОК: S 1 - 2; S 2 - 2; S 3 - 3; S 4 - 2; S 5 – 3 (Uб ~ 0,5 В).
Результаты исследований представить в виде графиков M B (f) = K (f)/ K 0(1 кГц), где K = U вых/ UG - коэффициент передачи каскада, U вых - напряжение на выходе усилителя (U к или U э в зависимости от схемы включения транзистора).
Требования к отчету
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
· краткие теоретические сведения;
· описание экспериментальной установки;
· таблицы с результатами экспериментов;
· графики;
· выводы по работе.
Описание лабораторного стенда для исследования усилительных каскадов на базе операционных усилителей
Лицевая панель лабораторного стенда, включающая его упрощенную схему и необходимые вспомогательные элементы, представлена на рис.14. Любая из исследуемых схем может быть построена подключением к выводам операционного усилителя (ОУ) соответствующих пассивных элементов с помощью переключателей S 1... S 5. Лабораторный стенд помимо исследуемого устройства включает в себя генератор входного сигнала и мультиметр, позволяющий измерять напряжения в контрольных точках каждого из исследуемых усилителей.
Показания мультиметра соответствуют среднеквадратическому значению измеряемой величины, в том числе и при измерении несинусоидальных напряжений. Полярность измеряемого выходного напряжения постоянного тока должна быть определена самостоятельно с помощью осциллографа. Полярность постоянного входного напряжения задается нажатием кнопки "УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ", обеспечивающим зажигание светодиода у значения частоты, имеющего знак "+" или "–" (см. рис.14)..Для повышения точности измерения предусмотрены три предела шкалы мультиметра. Первый - для диапазона измеряемых напряжений меньше 100 мВ (3 значащих цифры после запятой), второй - для напряжений до 1 В (2 значащих цифры после запятой) и третий – для напряжений до 10 В. Переключение шкал осуществляется с помощью кнопки "ЗНАЧЕНИЕ", расположенной под индикатором. Превышение допустимых пределов измерения сопровождается высвечиванием на ЖКД надписи "ПЕРЕГРУЗКА". При отсутствии перегрузки необходимо пользоваться шкалой большей точности.. В ряде стендов разрядность меняется автоматически. Переключение измеряемой величины осуществляется «перелистыванием» страниц ЖКД с помощью кнопок ◄,►, расположенных под дисплеем.
Подключение мультиметра к необходимой контрольной точке осуществляется с помощью кнопок, расположенных под жидкокристаллическим дисплеем, отображающим измеряемую величину и ее значение. Генератор входного сигнала может формировать сигналы следующих видов: синусоидальный, постоянного тока и последовательности прямоугольных и треугольных импульсов. Частота сигнала может дискретно изменяться с помощью соответствующих кнопок, расположенных на лицевой панели лабораторного стенда. Амплитуда сигнала дискретно регулируется с помощью соответствующего аттенюатора. В лабораторном стенде предусмотрена возможность подключения двулучевого осциллографа к необходимым контрольным точкам. При этом с помощью соответствующих кнопок управления каждый канал осциллографа может независимо подключаться к любой контрольной точке.
Управление переключателями S 1... S 5 также осуществляется с помощью кнопок управления, расположенных в нижней части лицевой панели стенда, путем однократного нажатия на кнопку и удержания ее в течение 0,5 сек. Текущее положение любого переключателя индицируется зажиганием соответствующего светодиода.
Подключение двулучевого осциллографа к лабораторному стенду осуществляется с помощью соответствующих разъемов, выведенных на заднюю панель стенда.
Принципиальная Схема лабораторного макета для изучения работы усилительного каскада на базе операционного усилителя
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
