Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Дисциплины:
2017-11-16 | 349 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
По курсу
СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Лабораторная работа № 1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ВХОДНОГО И ВЫХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ УСИЛИТЕЛЯ
I. Цель работы
1. Ознакомиться с особенностями схемотехнического построения микросхемного усилителя типа 122УН1.
2. Изучить методику и провести экспериментальное исследование амплитудной характеристики усилителя и его входного и выходного сопротивлений.
II. Подготовка к работе
1. Используя методические указания, содержащиеся в данном сборнике, ознакомьтесь с микросхемным усилителем 122УН1. Уясните назначение элементов усилителя и их влияние на передачу сигнала.
2. По рекомендуемой литературе и методическим указаниям изучите структурные схемы измерения амплитудной характеристики, входного и выходного сопротивлений усилителя.
Литература
1. Богатырев Е.А., Муро Э.Л. Схемотехника АЭУ: Учебное пособие. - Изд. МЭИ, 2003, глава 2.
2. Конспект лекций.
Лабораторная работа № 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ И ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЯ
I. Цель работы
1. Изучить методику и провести экспериментальное исследование амплитудно-частотной (АЧХ) и переходной характеристики (ПХ) усилителя.
2. Установить связь между граничными частотами АЧХ: f Н и f В и искажениями импульсного сигнала на выходе усилителя: длительностью фронта tФ и величиной спада плоской вершины импульса D.
II. Подготовка к работе
1. Используя методические указания, содержащиеся в данном сборнике, и рекомендуемую литературу, изучите структурные схемы для экспериментального исследования АЧХ и переходной характеристики усилителя.
|
2. Приведите выражения, связывающие граничные частоты АЧХ с длительностью фронта и величиной спада плоской вершины выходного импульса.
Ш. Экспериментальное исследование
1. Подготовьте макет к измерению амплитудно-частотной и переходной характеристик усилителя 122УН1 при следующих условиях:
а) первый каскад усилителя включен по схеме ОЭ, НЧ коррекция отсутствует, выходной сигнал снимается с коллекторного выхода второго каскада;
б) схема включения первого каскада остается такой же, как в п. 1.а), но выходной сигнал снимается с эмиттерного выхода второго каскада.
2. Установив на входе усилителя напряжение, соответствующее линейному участку амплитудной характеристики (используются результаты лабораторной работы № 1), снять АЧХ усилителя для условий, отмеченных в п. 1. Постройте нормированные АЧХ на одном графике, отметив условия эксперимента и значения коэффициентов усиления на «средних» частотах.
3. Измерение значений длительности фронта и спада плоской вершины импульса.
Переключите вход усилителя на внутренний импульсный генератор и измерьте с помощью осциллографа искажения импульсного сигнала на коллекторном и эмиттерном выходах второго каскада.
Проверьте соответствие между длительностью фронта и верхней граничной частотой АЧХ, а также между величиной спада плоской вершины импульса и нижней граничной частотой АЧХ. Сделайте выводы.
Примечание. При проведении экспериментов по пп. 2 и 3 необходимо обеспечить постоянство комплексной нагрузки усилителя. Для этого следует проследить, чтобы к выходным клеммам макета все время были подключены осциллограф и вольтметр.
4. Включить НЧ коррекцию в первом каскаде усилителя. При этом ключ S 2 должен находиться в нижнем положении. Выполнить измерения нижней граничной частоты и спада плоской вершины импульса при съеме сигнала с коллекторного и эмиттерного выходов второго каскада. Сделать выводы о характере действия НЧ коррекции.
|
IV. Контрольные вопросы
1. Сформулируйте условия, которые необходимо выполнять при измерении АЧХ и параметров выходного импульсного сигнала. Как связаны параметры АЧХ и переходной характеристики усилителя?
2. Как изменится коэффициент передачи усилителя, если от вывода 10 микросхемы отсоединить все конденсаторы? Изменится ли при этом АЧХ и искажения импульсного сигнала на выходе усилителя?
3. Какими элементами схемы и параметрами транзисторов определяются искажения импульса на выходе усилителя?
Литература
1. Богатырев Е.А., Муро Э.Л. Схемотехника АЭУ: Учебное пособие. - Изд. МЭИ, 2003, глава 2.
2. Конспект лекций.
Лабораторная работа № 3
НА ХАРАКТЕРИСТИКИ УСИЛИТЕЛЯ
I. Цель работы
1. Изучить различные типы обратных связей и конкретные способы их реализации в усилителе.
2. Провести экспериментальное исследование влияния обратных связей на входное и выходное сопротивления усилителя, на АЧХ и коэффициент усиления напряжения.
II. Подготовка к работе
1. Используя методические указания, содержащиеся в данном сборнике, и рекомендуемую литературу, изучите структурные схемы различных типов обратных связей. Объясните, как влияют различные типы обратных связей на характеристики усилителя.
2. Отметьте на принципиальней схеме усилителя элементы, с помощью которых вводится или исключается тот или иной тип обратной связи.
Литература
1. Богатырев Е.А., Муро Э.Л. Схемотехника АЭУ: Учебное пособие. - Изд. МЭИ, 2003, глава 5, с. 82-95.
2. Конспект лекций.
Рис. 1. Структурная схема лабораторной установки
Установка включает в себя лабораторный макет, внешний источник питания Е, генератор синусоидального напряжения Г, вольтметр переменного напряжения В и осциллограф О.
Электрическая схема макета, нанесенная на его верхнюю панель, представлена на рис. 2.
Рис. 2. Электрическая схема лабораторного макета.
Электрическая схема включает в себя интегральную микросхему (ИМС) 122УН1 (обведено пунктиром); внешние (навесные) резисторы и конденсаторы; переключатели S 1... S 9, с помощью которых изменяется схема усилительного устройства, построенного на основе микросхемы 122УН1, и внутренний импульсный генератор, используемый при исследовании импульсного сигнала.
|
Амплитудная характеристика
Амплитудной характеристикой (АХ) называется зависимость значений выходного напряжения от значений входного напряжения:
U ВЫХ = KU ВХ.
Постоянный коэффициент K называется коэффициентом усиления.
Для снятия АХ используется структурная схема, приведенная на рис. 1.
На вход Х1 лабораторного макета подается синусоидальное напряжение от внешнего генератора Г на "рабочей" частоте f РАБ, находящейся в диапазоне «средних частот», где коэффициент передачи усилителя практически не зависит от частоты. Для данного усилителя рекомендуется устанавливать значение рабочей частоты, равное 50 кГц: f РАБ = 50 кГц. Значение частоты f РАБ, на которой снималась АХ, указывают на графике.
При использовании линейного масштаба по осям координат амплитудная характеристика должна представлять собой прямую линию, выходящую из начала координат (штриховая линия на рис. 3).
В реальных устройствах из-за наличия внутренних помех (шумов, фона) с уровнем U ПОМЕХ выходное напряжение не равно нулю даже в отсутствие входного сигнала. Это приводит к появлению нелинейного участка в начале амплитудной характеристики. С увеличением амплитуды входного сигнала амплитудная характеристика, начиная с некоторого значения, вновь отклоняется от линейного закона. Нелинейность амплитудной характеристики при больших уровнях сигнала обусловлена ограниченностью диапазона изменения токов и напряжений в активных элементах устройства (транзисторах, интегральных микросхемах).
Рис. 3. Амплитудная характеристика усилителя переменного напряжения
Коэффициент усиления K определяется по наклону линейного участка характеристики:
K = U ВЫХ / U ВХ.
Зададимся допустимым отклонением реальной амплитудной характеристики от идеальной (например, 10%). Найдем область значений амплитуд входного и выходного напряжений, где отклонение реальной характеристики от линейного закона не превышает допустимого. В пределах этой области амплитудную характеристику можно считать линейной с учетом заданного отклонения.
|
По значениям амплитуд на границах указанной области определяют динамический диапазон входных и выходных сигналов:
Если амплитудная характеристика линейная, то D ВХ = D ВЫХ. Работа устройства в пределах динамического диапазона амплитуд обеспечивает заданный уровень нелинейных искажений.
При использовании нелинейной амплитудной характеристики (например, логарифмической)
При больших значениях D ВХ и D ВЫХ их удобно выражать в децибелах (дБ):
D ВХ[дБ] =20 . lg(U ВХ МАКС / U ВХ МИН)
D ВЫХ [дБ] = 20 . lg(U ВЫХ МАКС / U ВЫХ МИН )
Рис. 4. Нормированная АЧХ широкополосного усилителя
При построении широкополосных АЧХ удобно использовать логарифмический масштаб по оси частот, как это показано на рис. 4.
Параметры нормированной АЧХ
- Граничные частоты: нижняя f Н и верхняя f В, на которых нормированное значение коэффициента передачи равно (уровень 0,7).
- Полоса пропускания – диапазон частот от нижней до верхней граничной частоты.
- Коэффициент усиления K 0.
Входное сопротивление
Входное сопротивление усилителя определяется как отношение напряжения, поданного на входные зажимы, к току, протекающему через эти зажимы под действием входного напряжения. Для широкого диапазона частот входное сопротивление усилителя 122УН1А можно представить в виде параллельного соединения активного сопротивления R ВХ и входной емкости С ВХ, как это показано на рис. 5. В данном усилителе сопротивление R ВХ имеет значение порядка 1 кОм, значение входной емкости составляет несколько десятков пФ. Влияние входной емкости на АЧХ усилителя проявляется только на частотах, значение которых больше, чем f В. В связи с этим при исследовании данного усилителя входная емкость не определяется. Для определения величины R ВХ в лабораторной установке применяется метод, основанный на использовании измерительного сопротивления R ИЗМ. Суть метода поясним с помощью схемы на рис. 5.
Рис. 5. Структурная схема измерений для определения входного сопротивления
Сопротивление R ВХ определяют согласно выражению:
Для повышения точности измерений целесообразно измерять не малые значения U ВХ и E Г, а соответствующие им выходные напряжения: и , где измеряется при замкнутом ключе S 1, а - при разомкнутом ключе S 1; K 0 - коэффициент усиления. При этом выражение для определения R ВХ принимает вид:
.
Выходное сопротивление
В процессе эксперимента измеряются выходное сопротивление по коллекторному выходу (ключ S 5 находится в верхнем положении) и выходное сопротивление по эмиттерному выходу (ключ S 5 находится в нижнем положении). Значения выходных сопротивлений определяются на средней частоте АЧХ. Структурная схема для определения R ВЫХ приведена на рис. 6.
|
Величина R ВЫХ определяется на основании измерения двух напряжений на выходных зажимах усилителя. При определении выходного сопротивления по коллекторному выходу измеряются выходное напряжение при разомкнутом ключе S 8 и выходное напряжение при замкнутом ключе S 8. При определении выходного сопротивления по эмиттерному выходу измеряются выходное напряжение при разомкнутом ключе S 9 и выходное напряжение при замкнутом ключе S 9.
Рис. 6. Структурная схема для определения R ВЫХ
Студентам предлагается самим вывести выражение для расчета R ВЫХ по величинам , и R ИЗМ.
Рис. 7. Эпюры импульсов при отсутствии и наличии искажений.
Отметим, что выходное напряжение на рис. 7 нормировано и имеет максимальное значение, равное единице. Длительность импульса равна .
По эпюре искаженного импульса определяют его параметры. Длительность фронта определяется как время нарастания выходного напряжения от уровня 0,1 до уровня 0,9. Спад плоской вершины импульса D определяется как разность между максимальным значением выходного напряжения (на рис. 7 это единица) и значением выходного напряжения в момент окончания выходного импульса.
Существует количественная связь между и верхней частотой полосы пропускания усилителя f В, а также между D и f Н:
Приведенное выражение для расчета D можно использовать только в том случае, если результат расчета не превышает значение 0,2 (20%).
Рис. 10. Реализация обратных связей параллельного типа.
На этом рисунке изображен микросхемный усилитель, используемый в лабораторном макете. Выходной ток второго каскада, протекая через резистор R 7, образует напряжение обратной связи. Через резисторы R 4 и R 5 это напряжение подается на вход усилителя – параллельно входному напряжению U ВХ, но противофазно. Таким образом, данная ООС является параллельной.Так как она охватывает оба каскада, то является общей.
Так же, как в случае с обратными связями последовательного типа, данную обратную связь можно классифицировать как ООС по току, если снимать выходное напряжение с выхода 1, или по напряжению, если снимать выходное напряжение с выхода 2. Параллельная ООС по току называют ООС G- типа. Эта обратная связь уменьшает входное сопротивление первого каскада, стабилизирует выходной ток второго каскада. Параллельная ООС по напряжению называют ООС Y- типа. Эта обратная связь уменьшает входное сопротивление первого каскада и выходное сопротивление второго каскада.
Все рассмотренные типы обратных связей увеличивают верхнюю граничную частоту АЧХ.
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
По курсу
СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Лабораторная работа № 1
|
|
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!