Схемотехника телекоммуникационных устройств (ДВ 1.1) Лаб. работа 1,2,3. Вариант 11

Лабораторная работа №1
По дисциплине: Схемотехника телекоммуникационных устройств
«Исследование резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе»


1. Цель работы
Исследовать влияние параметров элементов схемы каскада с эмиттерной стабилизацией на его показатели (коэффициент усиления, частотные и переходные характеристики).


2. Принципиальная схема исследуемого каскада

Принципиальная схема резисторного каскада приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Принципиальная схема лабораторной установки

На схеме транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером. Необходимый режим работы и стабилизации тока коллектора обеспечивается резисторами Rб1, Rб2, Rэ. При этом делитель напряжения Rб1, Rб2 создает требуемое напряжение смещения, а Rэ предназначен для эмиттерной стабилизации постоянного коллекторного тока транзистора VT1.
Через сопротивление Rк подается постоянное питающее напряжение от источника питания на коллектор VT1, кроме того, благодаря Rк, усиленный сигнал поступает в нагрузку.
Конденсаторы Ср1 и Ср2 разделяют по постоянному току входную и выходную цепи усилителя.
Конденсатор Сэ (большой емкости) служит для устранения отрицательной обратной связи по переменному току, создаваемой резистором Rэ (для повышения коэффициента усиления). Если емкость Сэ отключить, то в схеме возникнет частотно-независимая отрицательная обратная связь по переменному току с глубиной:
,
где – сопротивление базового делителя напряжения;
Rвх.э – входное сопротивление транзистора.
Эта обратная связь существенно уменьшит коэффициент усиления на средних частотах.
Если в цепь эмиттера подключить малую емкость, то создается частотно-зависимая отрицательная обратную связь, применяемая для коррекции частотной характеристики на верхних частотах. При этом общий коэффициент усиления уменьшается (на низких и средних частотах так же, как и при частотно-независимой обратной связи). На верхних частотах Сэ сопротивление уменьшается, при этом уменьшается глубина ООС и увеличивается коэффициент усиления, компенсируя частотные искажения и значительно расширяя диапазон усиливаемых частот.
Резистор Rист эквивалентен внутреннему сопротивлению источника сигнала, а Rн является нагрузкой для усилителя. Под нагрузкой для каскада предварительного усиления понимается входное сопротивление следующего усилительного каскада. Конденсатор Сн имитирует влияние емкости нагрузки, в качестве которой может служить входная динамическая емкость транзистора следующего каскада.


3. Предварительный расчет

Таблица 1 – Исходные данные для предварительного расчета
Вариант 1
Тип транзистора KT 3102А
Параметр h21э 210
Ск, пФ 10
fh21э, МГц 1,6
rбб, Ом 105
Напряжение источника питания E0, В 13
Ток покоя транзистора iк0, мА 2,5


Лабораторная работа №2
По дисциплине: Схемотехника телекоммуникационных устройств
«Исследование резисторного каскада широкополосного усилителя на полевом транзисторе»

1. Цель работы
Исследовать влияние элементов схемы каскада широкополосного усиления на полевом транзисторе с общим истоком на его показатели (коэффициент усиления, частотные и переходные характеристики).


2. Расчет некорректированного каскада с общим истоком оконечного каскада

Принципиальная схема некорректированного усилительного каскада приведена на рисунке 3.1,а, эквивалентная схема по переменному току - на рисунке 3.1,б.
 



а) б)
Рисунок 3.1

Коэффициент усиления каскада в области верхних частот можно описать выражением:
,  (3.1)
где ;  (3.2)
; (3.3)
; (3.4)
; (3.5)
; – текущая круговая частота.

При заданном уровне частотных искажений
(3.6)
верхняя частота fВ полосы пропускания каскада равна:
,  (3.7)
где . (3.8)

Входное сопротивление каскада на ПТ, без учета цепей смещения, определяется входной емкостью:
. (3.9)

Лабораторная работа №3
По дисциплине: Схемотехника телекоммуникационных устройств
«Исследование интегратора и дифференциатора на основе операционного усилителя»

1. Цель работы
Исследовать свойства и характеристики схем интегратора и дифференциатора на основе операционного усилителя (ОУ).


2. Исследование интегратора на основе операционного усилителя

2.1 Схема исследования
Интегратором называется устройство, выходное напряжение которого пропорционально интегралу входного сигнала (площади под кривой входного сигнала). Схема содержит входной резистор R1 и конденсатор С1, включенный в цепь обратной связи ОУ (А1).
Интегратором называется устройство, выходное напряжение которого пропорционально интегралу входного сигнала (площади под кривой входного сигнала). Схема идеального интегратора приведена на рисунке 1.


Рисунок 1 – Принципиальная схема идеального интегратора

Схема содержит входной резистор R1 и конденсатор С1, включенный в цепь обратной связи ОУ (А1).
Учитывая большой собственный коэффициент усиления ОУ и глубокую отрицательную обратную связь, дифференциальное напряжение между инвертирующим и неинвертирующем входами (Uд = Uвых / К) близко к нулю. Таким образом, напряжение на инвертирующем входе (в точке а) близко к напряжению нулевого потенциала, то есть является «виртуальной землей». В результате входной ток определяется только входным напряжением и резистором R1. Вследствие большого входного сопротивления ОУ практически весь входной ток протекает через конденсатор С1, заряжая его. При этом реализуется операция интегрирования.

Таким образом, для идеального интегратора:
Iвх =IОС. (1)
При этом
; . (2)

Подставляя (2) в (1) и выражая Uвых, получим выражение для выходного напряжения во временной области.
, (3)
где Т – интервал интегрирования. Величина T1 = R1C1 называется постоянной времени интегратора, определяющей скорость заряда емкости.
В реальном интеграторе (с учетом свойств реального ОУ, реальных R и С), построенном по схеме (рисунок 3) при интегрировании сигналов низких частот (в том числе сигналов постоянного тока) возникают ошибки интегрирования, связанные с зарядом емкости входными токами ОУ. В этом случае, даже при отсутствии входного сигнала конденсатор может медленно заряжаться (в пределе до напряжения питания). Это объясняется различием входных характеристик транзисторов входного дифференциального каскада. Чтобы уменьшить ошибки интегрирования, параллельно конденсатору подключают электронный ключ для периодического разряда емкости.

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Схемотехника телекоммуникационных устройств (ДВ 1.1)
Вид работы: Лабораторная работа 1,2,3
Оценка:Зачет
Дата оценки: 23.09.2020
Рецензия:Уважаемый ,

Бородихин Михаил Григорьевич