3.3. Обработка результатов экспериментов

3.3.1. По результатам экспериментов 3.2.2.1 (табл.3.1) построить АХ для ослабленной и нормальной ООСС и по ним определить следующие параметры:

• (U_{вх m})_min, (U_{вх m})_max, (U_{вых m})_min, (U_{вых m})_max, (см. рис.3.1);

• коэффициент усиления по напряжению K_U по формуле (3.2);

• динамический диапазон D по формуле (3.3).

3.3.2. По результатам экспериментов п.3.2.2.2 (табл. 3.2) построить ЛАХЧ для ослабленной и нормальной ООСС в одной системе координат и по ним определить следующие параметры (рис.3.2):

• нижнюю граничную частоту полосы пропускания ƒн ;

• верхнюю граничную частоту полосы пропускания ƒв;

• полосу пропускания усилителя ∆ƒ.

Величины K_U и K_U (дБ) в табл.3.2 рассчитываются, согласно (3.4). По оси абсцисс откладывается величина lgƒ, но оцифровку шкалы производят в герцах. Шкала lgƒ обычно не наносится, но подразумевается. По оси ординат откладывается величина K_U (дБ). Например, для K_U = 100 имеем K_U (дБ) = 20 lg100 = 40 дБ.

На рис 3.7. показана координатная система для построения ЛАХЧ. Применение логарифмического масштаба позволяет наблюдать низкочастотную часть АЧХ. Диапазон частот, соответствующий десятикратному изменению частоты, называется декадой. Система координат, показанная на рис.3.7, позволяет построить ЛАХЧ в пределах пяти декад.

Следует отметить, что начало оси частот, соответствует ненулевому значению ƒ, поскольку логарифм нуля не существует. При необходимости расширения шкалы ƒ в область нижних частот начало оси будет соответствовать 1 Гц; 0,1 Гц; 0,01 Гц и т.д., но не нулю.

Рис.3.7. Примерный вид ЛАХЧ УННЧ (метки в скобках не изображаются)

При построении ЛАХЧ необходимо учитывать нелинейность шкалы частот. Отложим, например, точку, соответствующую 50 Гц. Для этого найдем lg50 1,7 и отметим это значение на шкале lgƒ, которая линейна (т.А на рис.3.7). Видно, что т.А смещена к правому краю декады. По аналогии можно отметить точки 500 Гц (2,7); 5000 Гц (3,7); 50000 Гц (4,7), а также любые другие точки шкалы. Обычно внутри каждой декады отмечают метки, кратные целым числам от 2 до 9. На практике для построения ЛАХЧ используется специальная логарифмическая миллиметровая бумага. При использовании компьютера целесообразно применять программы Excel, MathCad, Grapher и др., позволяющие строить графики функций в логарифмическом масштабе.

3.3.3. По результатам экспериментов в п.3.2.2.3 построить ПХ для ослабленной ООСС и по ней определить следующие параметры:

• максимальную величину ПХ h _max;

• постоянную времени  ;

• передаточную функцию УННЧ по Лапласу для области нижних частот.

На рис.3.8 показан примерный вид ПХ. По оси ординат откладывается величина ПХ, определяемая как

,

где U_и- амплитуда входных импульсов

Постоянная времени  определяется по графику как величина подкасательной к ПХ, проведенной в точке А.

Приближенное выражение передаточной функции УННЧ по Лапласу для области нижних частот имеет вид

, (3.9)

Рис.3.8. Переходная функция УННЧ

где p-оператор Лапласа (комплексная частота), h_max  K_U. Данное выражение учитывает влияние только С₆ , поскольку постоянные времени входной и выходной цепей значительно больше.

Передаточная функция любого усилителя однозначно связана с амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ), которая получается с помощью замены p= j . Для рассматриваемой схемы имеем

, (3.10)

где  _н =  ^-1  нижняя граничная частота.

Из (3.10) вытекает выражение для АЧХ усилителя:

. (3.11)

.

Построить ЛАЧХ по (3.11) и сравнить ее с экспериментально измеренной ЛАЧХ для случая с ослабленной ООСС (п.3.3.2).

3.3.4. По результатам экспериментов в п.3.2.2.4 определить Z_вх ( 3.6), где R_T=R₁₇ для ослабленной и нормальной ООСС, а также рассчитать коэффициенты усиления по току (K_I) мощности (K_P) по формулам:

; .

Полученные результаты занести в табл.3.3.

3.3.5. По результатам экспериментов в п.3.2.2.5 определить Z_вых (3.8) для ослабленной и нормальной ООСС и результаты занести в табл.3.4.