5.7. Описание лабораторных установок

Схема макета представлена на рис. 5.15. Исследуемая схема представляет собой резистивный каскад на полевом (униполярном) транзисторе типа КП103Ж с управляющим p–n-переходом и каналом p-типа.

Рис. 5.15. Схема виртуального макета исследуемого каскада.

Файл “Lab_4.1.ewb”

Параметры транзистора КП103Ж:

Р_МАКС=12 мВт; U_{СИ МАКС}=10 В; U_{ЗИ МАКС}=15 В; U_{ЗИ ОТС}=0.5 – 2.2 В; I_{З УТ}=20 нА;

R_i=10 МОм; S=3.5 – 6 мА/В; I_{С НАЧ}=0.35 – 4 мА; С_ЗИ=20 пФ; С_ЗС=8 пФ.

Схема представляет собой резистивный каскад с автоматическим смещением. В ней предусмотрена возможность реализации частотной коррекции в низкочастотном и высокочастотном диапазонах.

Предусмотрено исключение отрицательной обратной связи по переменному току, а также введение разделительного конденсатора в выходной цепи каскада и дополнительного резистора во входной цепи, предназначенного для измерения входного сопротивления каскада.

Физический макет исследуемой схемы усилительного каскада практически полностью повторяет схему рис. 5.15. Различие заключается лишь в обозначениях переключателей, коммутирующих элементы схемы.

5.8. Программа работы

1. Исследование характеристик чисто резистивного каскада

“Собрать” схему чисто резистивного усилителя (рис. 5.6), но без разделительных конденсаторов, без R_Г и С_И, без цепей НЧ и ВЧ коррекции, с одним стоковым резистором R_С1(R_С3) = 4.3 кОм:

• переключатели S5, S8, S6, S7, S4 и S3 замкнуты;

• переключатели S11, S2, S1, S10 и S9 разомкнуты.

На входе схемы подключен генератор синусоидального сигнала, а к выходу – характериограф и осциллограф для контроля формы входного и выходного сигналов.

Активизировать характериограф, включить схему в работу и получить АЧХ. Манипулируя кнопками на лицевой панели прибора, установить наиболее удобный режим анализа.

Оценить характер получаемой АЧХ. Определить численно основные частотные параметры АЧХ, в том числе коэффициент усиления. Рассчитать этот коэффициент, пользуясь формулой (5.8). Сравнить полученные результаты.

Выделив плоский участок АЧХ (примерно с постоянным коэффициентом усиления), установить частоту входного генератора посередине этого участка. На этой частоте снять амплитудную характеристику усилительного каскада – зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного.

По этой характеристике определить значение U_{ВЫХ. МАКС. НЕИСК}. Все последующие измерения (моделирование) проводить при значении амплитуды входного сигнала, равной половине значения U_{ВЫХ. МАКС. НЕИСК}.

В исследуемой схеме увеличить стоковую нагрузку, разомкнув

переключатель S4. Величина R_С при этом будет равна 8.6 кОм. Повторить перечисленные выше основные позиции. Сравнить полученные и объяснить явные различия, оценить неизменность относительных параметров частотных характеристик.

Провести аналогичные исследования при подключенном между генератором и затвором транзистора добавочном сопротивлении

R_d(R₆)=10 МОм.

Подключение R_d осуществляется размыканием переключателя S5. Объяснить различия в АЧХ, если они выявляются. Дать определение коэффициентам усиления каскада при наличии на входе R_d и при его отсутствии.

При этом сопротивление R_d можно рассматривать как внутреннее сопротивление источника входного сигнала.

2. Исследование влияния разделительной емкости

Для одной из схем п.1 исследовать влияние разделительной емкости С_r (C₃) на АЧХ усилительного каскада. Подключение разделительной емкости осуществляется с помощью переключателя S3. При этом необходимо настроить характериограф таким образом, чтобы иметь возможность наглядно видеть характерные изменения АЧХ. Определить по полученной на экране характериографа АЧХ основные параметры трех ее частотных областей (см. рис. 5.7).

Пользуясь соотношением (5.9), рассчитать значение частоты нижней границы полосы пропускания каскада, используя величины элементов, указанных на схеме макета.

3. Частотная коррекция в области НЧ

Для одной из схем, которые различаются лишь величиной усиления, подключить к стоковой нагрузке корректирующую цепочку R_f(R₇), C_f(C₄) с помощью размыкания переключателя S8. В этом случае реализуется схема, представленная на рис. 5.9.

Получить АЧХ каскада и на основе сопоставления с результатами предыдущего пункта работы выявить влияние корректирующей цепи и оценить его количественно.

Варьируя величину сопротивления R_f или емкости C_f, убедиться в изменении эффективности частотной коррекции в области НЧ.