Лабораторная работа №2 Исследование усилителя мощности радиочастоты

Цель работы:

Изучить схему усилителя мощности радиочастоты, произвести измерения энергетических показателей и расчет выходной колебательной системы.

Задание:

1. Включить лабораторный макет и контрольно-измерительную аппаратуру.

2. Измерить напряжение возбуждения на входе оконечного каскада.

3. Измерить напряжение на эквиваленте нагрузки оконечного каскада.

4. Произвести расчет выходной колебательной системы.

5. Определить режим работы транзистора выходного усилителя мощности.

Указания по подготовке к работе:

1. Изучить по учебнику [ Л ] материалы глав 2, 3 , 4:

• Статические характеристики генераторных ламп и транзисторов,

• Идеализация статических характеристик электронных приборов,

• Входные, межкаскадные и выходные цепи связи,

• Схемы генераторов с резонансными цепями связи,

• Цепи питания генераторов по постоянному току.

2. Подготовить бланк отчета, поместив в него схему выходного усилителя мощности учебной установки.

3. На принципиальной схеме (рис.5) найти элементы выходной колебательной системы (П-контура) и определить его резонансную частоту.

Указания к выполнению работы:

1. Проверить схему установки для проведения измерений: наличие осциллографа, частотомера, вольтметра.

2. Включить лабораторный макет и измерительные приборы.

3. Измерить частоту радиочастотного напряжения.

4. Измерить амплитуду входного напряжения на транзисторе выходного усилителя.

5. Измерить амплитуду напряжения радиочастоты на эквиваленте нагрузки.

6. Произвести расчет выходной колебательной системы.

7. Сделать заключение о режиме работы транзистора выходного усилителя мощности: с отсечкой или без отсечки коллекторного тока, недонапряженный или перенапряженный. При этом использовать данные о постоянных напряжениях питания на электродах транзистора, измеренные и рассчитанные значения радиочастотных напряжений и токов, а также статические характеристики транзистора (рис. 6).

Указания к выполнению энергетического расчета:

1. Транзистор оконечного усилителя мощности работает при следующих напряжениях на его электродах:

Е_{б_корпус} = 0,58В

Е_{э_корпус} = 0,08В

Е_{к_корпус} = 8,50В

Следовательно, постоянные напряжения

Е_кэ 8,5В, Е_бэ = 0,68В.

2. Постоянная составляющая коллекторного тока

I_K0 I_э0 = Е_{э_корпус} / 8.2 = 10мА

3. Для определения радиочастотного напряжения на коллекторе необходимо произвести расчет выходной колебательной системы. Она представляет собой П-образный контур (рис.8), с нагрузкой в виде сопротивления эквивалента R_н = 100 Ом. Значения элементов контура: конденсаторов С₁, С₂ и индуктивности L находим по схеме рис.5. Последующий расчет служит для определения эквивалентного сопротивления нагрузки транзистора R_ЕК и амплитуды напряжения первой гармоники на его коллекторе U_k1.

4. Вносимое в контур сопротивление

где x_C2 (Ом) , - длина волны радиочастотного напряжения в метрах, С₂ - емкость в пикофарадах.

5. Характеристическое сопротивление контура

где x_L = (Ом), x_C1 = (Ом)

6. Потери в контуре

r_пот = x_L / Q_хх , где Q_хх 100 - добротность холостого хода.

7. Нагруженная добротность контура Q = Z₀ / ( r_вн + r_пот).

8. Эквивалентное сопротивление нагрузки транзистора

R_ЕК =

9. Ток в контуре

I_k = ,

где U_Н - амплитуда напряжения, измеренного на нагрузке.

10. Колебательная мощность, развиваемая транзистором,

P₁ = 0,5 I_k² ( r_вн + r_пот).

11. Амплитуда радиочастотного напряжения на транзисторе

U_k1 =

12. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока

I_k1 = 2 P₁ / U_k1

13. По отношению величин I_K0 и I_k1 можно определить угол отсечки коллекторного тока транзистора, а по отношению U_k1 / Е_кэ и характеристикам транзистора (рис.6) характер напряженности режима.

Вопросы для подготовки к работе:

1. Дать краткую характеристику исследуемого усилителя мощности:

1.1 На каком транзисторе, по какой схеме построен каскад.

1.2 Тип используемой колебательной системы.

1.3 Указать элементы колебательной системы и элементы блокировки в цепях питания коллектора и базы.

1.4 В каком элементе схемы выделяется мощность, развиваемая каскадом.

2. В каких режимах можно использовать транзистор усилителя мощности при усилении немодулированных колебаний.

Вопросы к зачету:

1. В каком режиме работает транзистор оконечного каскада усилителя мощности.

2. Как определить эквивалентное сопротивление нагрузки транзистора по данным колебательной системы и сопротивлению антенны (фидера).

3. Что такое электронный КПД транзистора, КПД колебательной системы.

4. От каких параметров зависит КПД усилителя мощности.

5. Какие изменения нужно внести в схему чтобы иметь возможность изменять режим работы усилителя мощности (угол отсечки и напряженность режима).

6. Что произойдет с усилителем мощности, если

а) нагрузку Rн замкнуть накоротко

б) нагрузку Rн оборвать

Содержание отчета:

1. Схема оконечного каскада усилителя мощности.

2. Схема измерений и типы измерительных приборов.

3. Результаты измерений и расчет выходной колебательной системы.

4. Оценка режима работы транзистора оконечного каскада усилителя мощности.

Лабораторная работа №3