Схемотехника телекоммуникационных устройств (часть 1). ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. «Исследование резисторного каскада широкополосного усилителя на полевом транзисторе». Вариант 14. 2020 год

Схемотехника телекоммуникационных устройств (часть 1)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. «Исследование резисторного каскада широкополосного усилителя на полевом транзисторе»

Вариант 14

2.1 Цель работы
Исследовать влияние элементов схемы каскада широкополосного усиле-ния на полевом транзисторе с общим истоком на его показатели (коэффици-ент усиления, частотные и переходные характеристики).

2.2 Подготовка к работе
2.2.1. Изучить следующие вопросы курса:
- цепи питания полевого транзистора;
- назначение элементов принципиальной схемы резисторного каскада на полевом транзисторе;
- принцип действия простой параллельной высокочастотной коррекции индуктивностью;
- площадь усиления: определение и методика измерения по АЧХ;
- принцип действия низкочастотной коррекции;
- переходные характеристики и искажения в широкополосном усилителе;
- влияние цепей коррекции на переходные характеристики в области ма-лых и больших времен.
2.2.2. Изучить принципиальную схему каскада.
2.2.3. Выполнить предварительный расчет к лабораторной работе: исполь-зуя данные принципиальной схемы, рассчитать оптимальные значения L и Сф для получения максимально плоской формы АЧХ в области граничных частот (fв и fн). Варианты значений выходной разделительной емкости (Ср2) и емкости нагрузки Сн, указанные в таблице 10.2, выбираются по последней цифре пароля.

Таблица 2 – Варианты значений емкостей

Ср2 = 40 нФ
Сн = 500 пФ

2.3 Описание схемы лабораторной установки

Принципиальная схема каскада изображена на рисунке 2.
Исследуемый усилитель выполнен на полевом транзисторе 2П303Б с p-n - переходом и каналом n - типа. Резистор Rи служит для создания начального напряжения смещения на затворе, определяющего положение точки покоя. Подача напряжения смещения на затвор осуществляется через резистор Rз. Поскольку через Rз протекает только ток затвора, не превышающий 10-10…10-12 А, то допустимо считать, что ток затвора отсутствует и смещение полностью определяется падением напряжения на резисторе Rи. Резистор Rи создает также ООС по постоянному току, которая стабилизирует ток покоя при изменениях температуры и технологическом разбросе параметров эле-ментов.
Резистор Rи может являться элементом отрицательной обратной связи по сигналу (по переменному току), что может привести к уменьшению коэффи-циента усиления. Для устранения этой ОС в рабочем диапазоне частот па-раллельно резистору Rи подключается конденсатор большой ёмкости Си.
................................................................................

2.4 Задание для исследования
1. Исследование амплитудно-частотные характеристики.
Исследовать следующие варианты АЧХ усилительного каскада.

а) Для схемы без коррекции:
- при отключенной емкости фильтра и отсутствие индуктивности (L = 0);
- при подключении большой емкости фильтра (например, Сф = 100мкФ).
В последнем случае большая емкость фильтра (Сф) фактически шунти-рует сопротивление Rф по переменному току, уменьшая общее сопротивле-ние в стоковой цепи транзистора. Уменьшение активного сопротивления нагрузки уменьшает коэффициент усиления, но расширяет частотный диапа-зон. Определите, как это скажется на площади усиления.
В отчете необходимо привести (либо качественно, либо с примене-нием программ компьютерного моделирования) эти две АЧХ, изобра-женные для сравнения на одном графике. Отметить, как изменился ко-эффициент усиления на средних частотах К(fср) и как это отразилось на площади усиления. Объяснить результаты экспериментов.

б) Для схемы с низкочастотной (Сф, Rф) и высокочастотной (L) – коррекцией:
- при наличие корректирующих элементов, указанных на схеме;
- при оптимальных значениях емкости Сф.опт и индуктивности Lопт.
Привести (либо качественно, либо с применением программ ком-пьютерного моделирования) эти две АЧХ, изображенные для сравнения на одном графике. Отметить, как изменилась форма АЧХ и как это от-разилось на площади усиления. Объяснить результаты экспериментов.

2. Исследовать переходную характеристику каскада в области малых времен (tи = 5 мкс).

Исследовать следующие варианты переходной характеристики:
- при отключенной емкости фильтра и отсутствие индуктивности (L = 0);
- при подключении большой емкости фильтра (например, Сф = 100мкФ).
- с коррекцией при номинальном значении корректирующей индуктивности;
-  с коррекцией при оптимальном значении индуктивности Lопт, рассчитан-ном для заданного варианта.
Привести (либо качественно, либо с применением программ ком-пьютерного моделирования) все четыре переходные характеристики, изображенные для сравнения на одном графике. Отметить, как измени-лась форма ПХ и как это отразилось на времени установления импульса малой длительности. Объяснить результаты экспериментов.

3. Исследовать переходную характеристику каскада для области боль-ших времен (tи = 5000 мкс).

Исследовать следующие варианты переходной характеристики:
- при отключенной емкости фильтра и отсутствие индуктивности (L = 0);
- при подключении большой емкости фильтра (например, Сф = 100мкФ).
- с коррекцией при номинальных значениях элементов НЧ-коррекции (Сф Rф);
-  с коррекцией при оптимальном значении емкости фильтра Сф.опт, рассчи-танном для заданного варианта.
Привести (либо качественно, либо с применением программ ком-пьютерного моделирования) все четыре переходные характеристики, изображенные для сравнения на одном графике. Отметить, как измени-лась форма ПХ и как это отразилось на относительном спаде вершины импульса большой длительности. Объяснить результаты эксперимен-тов.

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Схемотехника телекоммуникационных устройств (часть 1)
Вид работы: Лабораторная работа 2
Оценка: Зачет
Дата оценки: 28.01.2020
Рецензия: Уважаемый .......................................,

Архипов Сергей Николаевич