Методические указания. Электрическая схема усилителя

Задание

Электрическая схема усилителя

Широкополосный усилитель (рис. 3) выполнен по типовой схеме с общим истоком. Он имеет два регулируемых источника питания: один в цепи стока полевого транзистора – напряжение питания регулируется в пределах 0… -10 В, другой в цепи затвора – напряжение смещения регулируется в пределах 0…7 В. Это позволяет в достаточно широких пределах изменять питание каскада усиления по постоянному току и напряжению.

Входной синусоидальный сигнал, подаваемый от генератора стандартных сигналов типа Г3-34 (или аналогичного) на вход Вх.1 лабораторного стенда, поступает через разделительный конденсатор С ₃ на затвор полевого транзистора усилителя. Через резистор R ₄ на затвор также подаётся постоянное напряжение смещения от регулируемого источника G ₁, что позволяет установить нужный режим питания полевого транзистора по току стока.

Напряжение питания в цепи стока полевого транзистора устанавливается с помощью второго регулируемого источника напряжения - G ₂.

Переключатель S₅ даёт возможность исследовать различные режимы _аботы полевого транзистора.

В положении 9 переключателя S₅ сопротивление нагрузки в цепи стока равно нулю. В этом положении снимается выходная характеристика полевого транзистора - то есть зависимость тока стока от напряжения на стоке при постоянном напряжении затвор-исток.

Устанавливая различные фиксированные значения напряжения затвор-исток, можно получить семейство выходных характеристик полевого транзистора

i_c = f (U_си),

при U_зи = const.

КТ₃

I ₁

R ₁ 10к

G ₁

- (0…10) В

С ₁1

S₁

2

R ₃ 2к

С ₂

R ₇ 1к

9

10 КТ₄ 3 C ₅ 4,7н

11 4 C ₆ 120 КТ₅

R ₂ 1к ВЧ трансформатор S₅ S₂

VT S₇

КТ₁ С₃ КР103М 5 6

Вх. 1

R ₄ R₅

1М 910к C ₄ C ₇

750 300

КТ₂ R ₆ 1М

G ₂ (0…7,5) В

Рис. 4. Схема электрическая принципиальная для исследования

работы широкополосного усилителя на транзисторе

Из графика семейства выходных характеристик полевого транзистора можно определить:

а) выходную проводимость – g 22 _и = D I_c /D U_cи, при U_зи = const;

б) выходное сопротивление - r_c = 1/ g 22 _и;

в) крутизну характеристики - S = D I /D U_зи, при U_си = const.

В этом же положении переключателя S₅ снимается переходная характеристика полевого транзистора – то есть зависимость тока стока от напряжения затвор-исток при постоянном напряжении на стоке полевого транзистора. Из переходной характеристики определяется напряжение отсечки, то есть такое напряжение затвор-исток, при котором ток стока полевого транзистора становится меньше определённого значения, наперёд заданного (обычно 0,01 mA). Угол наклона переходной характеристики (т.е. наклона касательной к определённой точке переходной характеристики) при определённом напряжении затвор-исток показывает крутизну (S) характеристики полевого транзистора в данной рабочей точке.

В положении 10 переключателя S₅ электрическая схема работает как резистивный усилительный каскад на полевом транзисторе. Положения 5-6 переключателя S₇ дают возможность изменять внешнюю нагрузку усилителя, имеющую резистивно-ёмкостной характер – подключается параллельно соединённые либо R ₅, С ₄, либо R ₆, С ₇. Положения 3-4 переключателя S₂ позволяют изменить параметры разделительной ёмкости, соответственно С ₅ и С ₆, влияющей на ширину полосы пропускания частот. Комбинируя положениё 3-4 и 5-6 переключателей S₂ и S₇, соответственно, можно получить различную форму частотной характеристики усилительного каскада на полевом транзисторе.

В положении 11 переключателя S₅ вводится дополнительная цепь индуктивной коррекции последовательного типа для расширения полосы пропускания усилителя в области высших частот – индуктивность L и дополнительная цепь ёмкостной коррекции для расширения полосы пропускания усилителя в области низших частот – емкости С ₁, С ₂ и резистор R ₁.

3.1. Снять выходные характеристики полевого транзистора.

Для этого установить переключатель S₅ в положение 9 и задавая фиксированные значения напряжения затвор-исток с помощью источника G ₁ в пределах от 0…3 В (с шагом 1В) снять зависимость тока стока полевого транзистора от напряжения на его стоке, которое задаётся с помощью источника питания G ₂, устанавливая это напряжение в пределах 0…-10В (0; -0,5; -1,0; -1,5; -2,0; -2,5; -3,0 и далее через 1 В).

3.2. Снять переходные характеристики полевого транзистора – то есть зависимость тока стока от напряжения затвор-исток.

Для этого установить напряжение источника G ₂ в цепи стока полевого транзистора соответственно -5 В и -10 В. Напряжение затвор-исток в пределах 0…7 В (с шагом 0,5 В) задаётся с помощью источника напряжения G ₁. Найти напряжение отсечки полевого транзистора, то есть напряжение затвор-исток, при котором ток стока становится меньше величины 0,1mA, для обеих переходных характеристик.

Значения тока стока, получаемые при выполнении п.п. 3.1 и 3.2, снимаются со шкалы измерителя тока (миллиамперметра), включённого в цепь стока полевого транзистора. Миллиамперметр расположен на верхней панели лабораторного стенда.

3.3. Снять частотную характеристику широкополосного усилителя - зависимость напряжения на выходе усилителя (КТ₅) от частоты при постоянной амплитуде входного сигнала на Вх. 1 (КТ₁).

Напряжение в цепи стока устанавливается равным -10В с помощью источника G 2, а ток стока полевого транзистора VT 1, контролируемый миллиамперметром в цепи стока, равным 2 mA, изменением напряжения источника G ₁ в цепи затвора полевого транзистора.

3.3.1. Установив переключатели S₅, S₂ и S₇ в положения 10-3-5 соответственно, снять частотную характеристику резистивного усилителя и определить его полосу пропускания. Для этого необходимо найти частоты f_н и f_в, то есть частоты, на которых коэффициент усиления исследуемого усилителя (или величина напряжения на выходе усилителя при неизменном входном) уменьшается до значения, равного 0,707 от его значения на средних частотах.

3.3.2. Установить переключатели S₅, S₂ и S₇ в положения 10-3-6 соответственно, вновь снять частотную характеристику усилителя и определить его полосу пропускания. Сравнить полученное значение полосы пропускания с её значением, полученным при выполнении пункта задания 3.3.1.

3.4. Снять частотную характеристику широкополосного усилителя с индуктивно-ёмкостными элементами коррекции в области верхних и нижних частот.

3.4.1. Установить переключатели S₅, S₂, S₇ и S₁ соответственно в положения 11-4-6-2, снять частотную характеристику данного варианта широкополосного усилителя и определить его полосу пропускания.

3.4.2. Установить переключатели S₅, S₂, S₇ и S₁ соответственно в положения 11-4-6-1, вновь снять частотную характеристику этого варианта широкополосного усилителя на полевом транзисторе и определить его полосу пропускания. Обратить внимание на изменение частотной характеристики в области нижних частот по сравнению с предыдущей.

4.1. В процессе измерений, перечисленных в п.п. 3.3 и 3.4, напряжения источников G ₁ и G ₂ (соответственно и ток стока полевого транзистора) поддерживать постоянными.

4.2. При снятии частотных характеристик необходимо поддерживать неизменной амплитуду синусоидального напряжения на Вх. 1 лабораторного _Акета, контролируя её в КТ₁ с помощью осциллографа (это обеспечивает постоянную величину амплитуды синусоидального напряжения на входе усилителя).

Дата добавления: 2015-05-06