Во всех пунктах лабораторной работы производится измерение действующих значений.

 

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 U_G ~ 10 - 30 мВ (режим генератора «~») и далее не изменяя уровень U, измерить частотные зависимости напряжений U_G, U _б и U _к.

По результатам измерений вычислить значения коэффициентов передачи разделительной цепи K _p(f) = U _б(f)/ U_G и транзистора K_f (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 M_f (f) = K_f (f)/ K_{f 0}, где K_p0 и K_{f 0} - значения коэффициентов передачи K _p(f) и K_f (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 M_B 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 U_G ~ 13 мВ. Снять частотную характеристику коэффициента передачи каскада M _B(f) = K (f)/ K ₀ (1 кГц), где K (f) = U _к/ U_G - 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 (U_б ~ 0,5 В).

Результаты исследований представить в виде графиков M _B (f) = K (f)/ K ₀(1 кГц), где K = U _вых/ U_G - 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