Лабораторные работы №№1-3 по дисциплине: Схемотехника (углубленный курс). Вариант №4

Лабораторная работа No1
Исследование резисторного каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
по дисциплине
«СХЕМОТЕХНИКА
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ»



Исходные данные

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 емкости, а также емкости нагрузки С3, указанные в таблице 1.
 Таблица 1 – параметры емкостей.
С1, мкФ 3
С2, мкФ 4
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 но-минальных 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 ем-кости 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 ис-кажения?
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 номиналь-ных 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 емкости эмиттера, на несколько порядков меньше номинальной (напри-мер, Сэ = 4нФ), являющейся элементом высокочастотной коррекции) при номинальных значениях элементов схемы (указанных в таблице 1)..
Все три переходные характеристики необходимо для сравне-ния изобразить на одном графике. Отметить, как изменилась ам-плитуда импульса и показать, как изменилось время установления импульса. Объяснить результаты экспериментов.
Под временем установления (tуст), характеризующего длительность (крутизну) 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 ис-кажения?
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 номиналь-ных 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 сравне-ния изобразить на одном графике. Отметить, как изменилась ам-плитуда импульса и показать, как изменился относительный спад вершины импульса. Объяснить результаты экспериментов.
Под относительным спадом понимается отношение изменения напряже-ния за время длительности импульса к начальному размаху напряжения.



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



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.



ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА No 3
«Исследование интегратора и дифференциатора на основе
операционного усилителя»



3.4. Задание для исследования
1. Исследовать свойства интегратора, изображенного на рисунке 5, считая операционный усилитель, R и С идеальными элементами. Пояснить влияние сопротивления обратной связи R2 на логарифмическую амплитудно-частотную характеристику схемы интегратора. Для этого рассмотреть следующие вари-анты:
- сопротивление R2 отключено (R2 = ∞);
- R2 = 100 кОм;
- R2 = 10 кОм.
При выполнении отчета все три логарифмические (путем теоре-тического расчета или применения программ компьютерного моделиро-вания) АЧХ изобразить для сравнения на одном графике. Отметить, как изменился коэффициент усиления на низких частотах, а также рабо-чая частота интегратора (минимальная частота, на которой инте-гратор сохраняет свои свойства). Объяснить результаты эксперимен-тов.

2. Пояснить влияние сопротивления обратной связи R2 на переходную характе-ристику схемы интегратора, Для этого рассмотреть следующие вари-анты:
- сопротивление R1 отключено (R1 = 0);
- R1 = 100 кОм;
- R2 = 10 кОм.
При выполнении отчета все три переходные характеристики изобразить для сравнения на одном графике. Отметить, как изменилась форма выходного сигнала при подаче на вход двух периодов прямоуголь-ного сигнала. Объяснить результаты экспериментов.

3. Исследовать логарифмические амплитудно-частотные характеристики схемы дифференциатора (рис.7). Для этого рассмотреть следующие ва-рианты:
- сопротивление R1 отключено (R1 = 0);
- сопротивление R1 включено (R1 = 1 кОм);
- сопротивление R1 включено (R1 = 10 кОм);
При выполнении отчета все три логарифмические АЧХ изобра-зить для сравнения на одном графике. Отметить, как изменился коэф-фициент усиления на верхних частотах, а также рабочая частота дифференциатора (максимальная частота, на которой дифференциа-тор сохраняет свои свойства). Объяснить результаты экспериментов.

4. Пояснить влияние сопротивления R1 на переходную характеристику схемы дифференциатора. Для этого рассмотреть следующие варианты:
- сопротивление R1 отключено (R1 = 0);
- сопротивление R1 включено (R1 = 10 кОм);
При выполнении отчета переходные характеристики (каче-ственно или с использованием программ компьютерного моделирования) изобразить на разных графиках. Отметить, как изменилась форма вы-ходного сигнала. Объяснить результаты экспериментов.

Оценка: Зачет
Дата оценки: 18.11.2021

Помогу с вашим вариантом, другой работой, дисциплиной или онлайн-тестом.
E-mail: sneroy20@gmail.com
E-mail: ego178@mail.ru