Контрольные вопросы

_.

1. Чему равен коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне?

2. Каким образом можно величину стабилизированного напряжения вычислить в стабилизаторах?

3. Каковы достоинства параметрических стабилизаторов напряжения?

4. Каковы недостатки таких стабилизаторов?

5. Как осуществить параметрический стабилизатор тока?

Лабораторная работа № 9

“Исследование двухкаскадного усилителя с обратной связью”

Цель работы: ознакомиться с принципом действия с основными

характеристиками низкочастотного усилителя

переменного напряжения с RC связь.

Усилителем называют устройство, предназначенное для увеличения параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности). Усилитель (рис.9.1) имеет входную цепь, к которой подключается усиливаемый сигнал , и выходную цепь, к которой подключается усиливаемый сигнал, и выходную цепь_, с которой

в ыходной сигнал снимается и подается в нагрузку.

Низкочастотный усилитель с RC связью является усилителем переменного напряжения.

Рис 9.1.

На рис 9.2. приведена схема двухкаскадного усилителя напряжения с RC-связью на биполярных транзисторах п-р-п

- 40 -

Рис. 9.2.

Усилитель состоит из двух усилительных каскадов с общим эмиттером, соединенных между собой через конденсатор связи С2 включенный между коллектором транзистораV1 и базой транзистора V2. Данный конденсатор не пропускает постоянную составляющую коллекторного напряжения транзистораV1 в цепь транзистора V2 . Такую же роль играют конденсаторы С1 и С2, переменная составляющая напряжения при этом проходит через них беспрепятственно.

Как видно из данной схемы, связи между источником усиливаемого сигнала и входом усилителя, между усилительными каскадами, а так же между выходом усилителя и нагрузкой осуществляется при помощи Rc цепочки; поэтому данный тип усилителей называют усилителями с RC связью.

Каждый каскад усилителя и весь усилитель характеризуется следующими параметрами: коэффициентами усиления по напряжению R_v= V_вых/V_вх, по току К_i= I_вых/ I_вх, , по мощности К_р= Р_{вых /} Р_Вх= К_v*Ki полосой пропускания, номинальным выходным напряжением, номинальной выходной мощностью, коэффициентом вносимых искажений (частотных, фазовых, нелинейных), к.п.д., входным и выходным сопротивлениями.

- 41 -

Для оценки свойств усилителя с RC связью на разных частотах пользуются амплитудно- частотными K_v= f(cо) и фазочастотными α =f(_со) характеристиками (рис.9.3.)

а) б)

Рис. 9.3.

При очень низких частотах (W_н → о) коэффициент усиления усилителя К_у→ о, так как сопротивление конденсатора связи Х_с = 1 / w → ∞

При очень высоких частотах ( W_в ---∞) коэффициент усиления усилителя К_у → ∞, так как сопротивление конденсатора связи Х_с = 1/w_н С. → ∞

При очень высоких частотах (W_в → ∞) коэффициент усиления К_в---о, так как сопротивление емкостного элемента Х_с = 1 /W_вС → о

Снижение коэффициента усиления в области нижних и верхних частот (рис.9.3.а) называют частотными искажениями. Частотные искажения оценивают коэффициентами частотных искажений которые равны:

на нижних частотах Мн = К_о /к_v= √ 1+d / (w_нт_н)²,

на верхних частотах М_в = К_о /к_в = √ 1+( w_вт_в ),

где τ_{в .} τ_н - соответственно постоянные времени усилительного каскада на верхних и нижних частотах. Обычно для усилителей напряжения RC связью допустимый коэффициент частотных искажений лежит в пределах 1,05- 1,4

- 42 -

Частоты W_{н гр}и W_{в гр}, соответствующие допустимым значениям коэффициента частотных искажений, называют, нижней и верхней граничными частотами, а диапазон частот, в котором коэффициенты частотных искажений не превышают допустимых значений то есть Δf= f_{в гр}-f_{н гр} – полосой пропускания усилителя. Полоса пропускания на уровне.

Фазочастотная характеристика усилителя (рис 9.3.б) показывает, что в области нижних частот выходное напряжение опережает по фазе входное, а в области верхних частот отстает от него. В предельных случаях w → 0 и w → ∞ угол сдвига фаз стремится соответственно Т/2 и –Т/2

По характеру амплитудно- частотной характеристики судят о линейности усилителя, а по характеру фазочастотной характеристики о постоянстве коэффициента усиления в рабочей полосе частот входного сигнала.

Снижение коэффициента усиления на низких частотах обусловлено в основном ростом емкостных сопротивлений разделительных конденсаторов и конденсаторов в цепях автоматического смещения. Снижение Кv на высоких частотах обусловлено уменьшением коэффициента передачи базового тока, влиянием емкости коллекторного перехода и паразитных емкостей

Для низкочастотных усилителей рабочий диапазон частот занимает полосу от десятков герц до десятков килогерц, а для широкополосных усилителей данная полоса пропусканий еще шире. Поэтому частотные характеристики таких усилителей строят в логарифмическом или полулогарифмическом масштабе. При полулогарифмическом масштабе по оси ординат откладывают действительные значения коэффициента усиления, а при логарифмическом – значении коэффициента усиления в децибеллах то есть К = 20 С_уК_у. Усиление в 0 децибеллов соответствует К_у = 1.

Для улучшения показателей работы усилителя применяют обратные связи. Наличие обратных связей существенно влияет на амплитудную и частотную характеристики усилителя и на значения входного и выходного сопротивлений. Отрицательная обратная связь увеличивает входное сопротивление и уменьшает выходное сопро-

- 43 -

тивление, а также коэффициент усиления.