ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ УСИЛИТЕЛЯ

1.  Амплитудная характеристика

Амплитудная характеристика усилителя (АХ) представляет собой зависимость установившего значения выходного напряжения сигнала от входного.

Используется АХ для определения динамического диапазона усилителя , характеризующего диапазон изменения напряжения сигнала, усиливаемого данным усилителем без помех и искажений.

Рис. 2.1. Амплитудная характеристика

Значение U_вхmin определяется уровнем собственных помех усилителя, а U_вхmax – напряжением насыщения активного элемента усилителя (рис. 2.1.).

Структурная схема установки для снятия АХ приведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Структурная схема установки

Снятие АХ производится для сигнала с f_c=I кГц. При этом сначала грубо определяется величина U_вх, при котором наступает искажение выходного сигнала.

Затем снимают зависимость , изменяя U_вх от 0 до U_вхmax шагом .

Для определения U_вхmin участок характеристики U_вх=0 до  снимается с более мелким шагом (6-8 точек). Результаты измерений сводят в таблицу.

                                      f_c=1 кГц

Таблица 1

Для предварительных каскадов усиления определяется также напряжение собственных помех U_п , для чего измеряют напряжение при замкнутом входе усилителя (генератор сигналов отключен).

     1.1 Амплитудно-частотная характеристика

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) представляет собой зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала.

АЧХ строится в прямоугольной системе координат в полулографичесом масштабе (по вертикали – линейный, по горизонтали –логарифмический). Для УНЧ АЧХ имеет вид, представленный на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Амплитудно-частотная характеристика

По АЧХ оценивают коэффициент частотных искажений , диапазон рабочих частот (полоса пропускания) . Здесь  – значения частот, при которых коэффициент усиления снижается до величины 0,707 К₀.

К₀ – значение коэффициента усиления в области средних частот.

.

Спад АЧХ в области низких частот определяется величиной переходной (разделительной) емкости, а на верхних частотах – величиной паразитной емкости, определяемой межэлектродными емкостями: С₀=С_вых+С_вх+С_м .

Структурная схема установки при снятии АЧХ не отличается от приведенной на рис. 2.2.

Снятие АЧХ производится в следующем порядке:

на вход усилителя подают сигнал с амплитудой (U_вх), соответствующей середине динамического диапазона усилителя, и в дальнейшем амплитуда U_вх поддерживается неизменной;

изменяя частоту входного сигнала, добиваются максимального значения U_вых , что соответствует средней частоте полосы пропускания;

уменьшают частоту генератора до тех пор, пока U_вых уменьшается до значения 0,707 U_вхmax , что соответствует f_н ;

аналогично определяют f_в , увеличивая частоту генератора до тех пор, пока U_вых уменьшается до величины 0,707 U_вхmax ;

найдя таким образом граничные частоты, производят по 5-6 замеров U_вых для частот в окрестностях f_н , f_в ;

производят 5-6 замеров U_вых в диапазоне средних частот.

По полученным данным рассчитывается коэффициент усиления в каждой точке замера  и относительный коэффициент усиления .

Результаты измерения и расчетов сводят в таблицу.

                        пост                                                 Таблица 2

По полученным данным строят АЧХ.

При снятии АЧХ широкополосных усилителей обычно определяют лишь f_в , при этом значения U_вых и К определяются для заданных заранее значений f_c . В этом случае особенно следует уделять внимание поддержанию постоянной амплитуды входного сигнала - U_вх .

2. Порядок выполнения работы

2.2.1. Снять экспериментальным путем и построить амплитудные характеристики усилительного каскада для частоты сигнала f_с =1000 Гц при двух значениях стоковой нагрузки: R3 = 3,3 кОм; R4 = 10 кОм.

Ось потенциометра R5 при этом должна быть установлена для получения максимальной амплитуды U_вых. Затем, изменив U_вх снять амплитудную характеристику для R3 =3,3 кОм. R4 =10 кОм. Значения остальных элементов схемы должны быть следующими: С_о = С₆=4700 пф; С_р = С₃ =5 мкф; R7 = 100 кОм. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.1.

По полученным амплитудным характеристикам определить динамический диапазон усилителя при различных значениях сопротивления нагрузки. Проанализировав полученные характеристики и показатели привести подробные выводы.

2.2.2. Снять и построить частотные характеристики усилительного каскада для следующих значений элементов схемы: R_н=R4=10 кОм;

С₃=5 мкф; П3 в положении R6, П4 в среднем положении. Результаты заносятся в таблицу и строятся графики согласно пункту 2.2.

Определить нижнюю и верную граничную частоты, коэффициент усиления на средних частотах К₀ и полосу пропускания усилителя на уровне 0,707 К₀.