Схемотехника телекоммуникационных устройств (часть 1). Лабораторная работа №1. Вариант 4

Схемотехника телекоммуникационных устройств (часть 1). Вариант No4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА No 1
“Исследование резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе”

1.1. Цель работы
Исследовать влияние параметров элементов схемы каскада с эмиттерной стабилизацией на его показатели (коэффициент усиления, частотные и пере-ходные характеристики).

1.2. Подготовка к работе
1.2.1. Изучить следующие вопросы курса:
- цепи питания и схемы смещения транзисторных каскадов усиления;
- свойства и особенности каскадов предварительного усиления;
- назначение элементов принципиальной схемы резисторного каскада;
- амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) резисторного каскада;
- переходные характеристики резисторного каскада;
- эквивалентные схемы и линейные искажения в резисторном каскаде; расчетные соотношения для резисторного каскада.
1.2.2. Для заданной схемы, в соответствии с исходными данными, указанными в таблице 1, рассчитать следующие параметры усилителя:
- коэффициент усиления по напряжению, сквозной коэффициент усиле-ния каскада;
- коэффициент частотных искажений каскада на частоте 100Гц, обуслов-ленной влиянием емкости в цепи эмиттера Сэ (С5) и разделительных конденсаторов Ср вх (С1) и Ср вых (С2). Определить общий коэффициент частотных искажений, вносимых этими элементами. При этом учесть, что выходное сопротивление транзистора значительно больше сопро-тивления в цепи коллектора R4;
- коэффициент частотных искажений Мв на частоте 100кГц, обусловлен-ной динамической емкостью Сбэ дин транзистора и емкостью нагрузки Сн (С3). Определить общий коэффициент частотных искажений, вносимых этими элементами.
- время установления переднего фронта прямоугольного импульса малой длительности (tи = 5мкс). При этом считать, что переходные искажения в области малых времен определяется выходной цепью каскада:
- относительный спад плоской вершины прямоугольного импульса боль-шой длительности (tи = 5000мкс) вследствие влияния разделительных емкостей.
Исходные данные для предварительного расчета: транзистор типа KT3102А с параметрами: h21э=185, Сбэ дин=1,8нФ, fh21э=1,5МГц, rбб = 50 Ом; напряжение источника питания Eп=15В, ток покоя транзистора iк0=18,6мА.
Варианты значений входной (С1) и выходной (С2) разделительной емко-сти, а также емкости нагрузки С3, указанные в таблице 1, выбираются по по-следней цифре пароля.

Таблица 1 – Варианты значений емкостей
No 4
С1, мкФ 3
С2, мкФ 4.0
С3, пФ 500
С5, мкФ 400

1.4 Задание для исследования
Для данного усилительного каскада представляет интерес решение трех основных задач:
1. Исследование амплитудно-частотных (ЛАЧХ) характеристик усилителя с целю исследования влияния реактивных элементов:
- без учета влияния отрицательной обратной связи по переменному току (при включении большой емкости в цепь эмиттера) при номинальных значениях компонентов;
- без учета влияния отрицательной обратной связи по переменному току при уменьшении Ср2 и увеличении Сн (примерно в 2 раза);
- с частотно-независимой обратной связью (без подключения емко-стей в цепи эмиттера транзистора);
- с частотно-зависимой обратной связью (при включении малой емкости эмиттера, на несколько порядков меньше номинальной (например, Сэ = 4нФ), являющейся элементом высокочастотной коррекции).
В отчете необходимо привести (либо качественно, либо с применением программ компьютерного моделирования) все четыре АЧХ, изображенные для сравнения на одном графике. Отметить, как изменился коэффициент усиления на средних частотах К(fср) и как изменились граничные частоты при допустимых частотных искажениях Мн = Мв = 1,41. Объяснить результаты экспериментов.
2. Исследовать переходную характеристику каскада в области малых времен (tи = 5 мкс).
Объяснить причины и механизм возникновения переходных искажений импульсов малой длительности. Какие элементы схемы вносят эти иска-жения?
В отчете необходимо привести (либо качественно, либо с применением программ компьютерного моделирования) переходные характеристики для следующих вариантов:
- без учета влияния отрицательной обратной связи по переменному току (при включении большой емкости в цепь эмиттера) при номинальных значениях элементов схемы (указанных в таблице 1);
- без учета влияния отрицательной обратной связи по переменному току при увеличении Сн (примерно в 2 раза);
- с частотно-зависимой обратной связью (при включении малой ем-кости эмиттера, на несколько порядков меньше номинальной (например, Сэ = 4нФ), являющейся элементом высокочастотной коррекции) при номинальных значениях элементов схемы (указанных в таблице 1)..
Все три переходные характеристики необходимо для сравнения изобразить на одном графике. Отметить, как изменилась амплитуда импульса и показать, как изменилось время установления импульса. Объяснить результаты экспериментов.
Под временем установления (tуст), характеризующего длительность (кру-тизну) переднего фронта, понимается интервал времени, за напряжение возрастет от уровня 0.1Uуст, до на уровня 0.9Uуст, где Uуст – установившееся значение, под которым понимается значение напряжения в конце импульса.

3. Исследовать переходную характеристику каскада в области больших времен (tи = 2 мс = 2000 мкс).
Объяснить причины и механизм возникновения переходных искажений импульсов малой длительности. Какие элементы схемы вносят эти иска-жения?
В отчете необходимо изобразить (либо качественно, либо с применением программ компьютерного моделирования) переходные характеристики для следующих вариантов:
- без учета влияния отрицательной обратной связи по переменному току (при включении большой емкости в цепь эмиттера) при номи-нальных значениях компонентов;
- без учета влияния отрицательной обратной связи по переменному току при уменьшении Ср2 (примерно в 2 раза);
- при частотно-независимой обратной связи (при отключении Сэ) при номинальных значениях элементов схемы (указанных в таблице 1)..
Все три переходные характеристики необходимо для сравнения изобразить на одном графике. Отметить, как изменилась амплитуда импульса и показать, как изменился относительный спад вершины импульса. Объяснить результаты экспериментов.
Под относительным спадом понимается отношение изменения напряжения за время длительности импульса к начальному размаху напряжения.

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Схемотехника телекоммуникационных устройств (часть 1)
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка: Зачет
Дата оценки: 11.01.2020
Рецензия: Уважаемый .......................................,

Архипов Сергей Николаевич