Экспериментальное исследование

2.2.1. Исследование на постоянном токе.

Определяются параметры рабочей точки. Процедура исследования: открыть панель генератора XFG1 и установить минимальный уровень амплитуды сигнала (Amplitude), задав размерность pV; открыть панель вольтметра XMM2 и перевести его в режим для измерения постоянного напряжения; включить питание схемы и через непродолжительное время, после окончания переходных процессов, выключить его; считать показания измерительных приборов. В результате становятся известными: постоянный ток коллектора ; постоянный ток базы ; постоянное напряжение на коллекторе и постоянное напряжение на эмиттере . Вычислив

,

занести полученные данные в табл. 2.1 и 2.2.

2.2.2. Определение номинального коэффициента усиления.

Номинальный коэффициент усиления усилителя переменного тока

определяется в области средних частот, где минимальны частотные искажения, для чего необходимо иметь предварительные сведения об этой области. Кроме того, не имея информации о максимальной амплитуде неискаженного выходного сигнала, определение следует проводить при небольшом напряжении на выходе Out усилителя, установив для этого соответствующее значение напряжения на входе In усилителя.

Процедура измерения напряжений и следующая: открыть панели вольтметров XMM1 и XMM2 и перевести их в режим для измерения переменного напряжения; открыть панель входного источника гармонического сигнала XFG1 и установить частоту (Frequency) кГц; включить питание схемы; увеличивая амплитуду (Amplitude) сигнала генератора XFG1, установить на выходе Out усилителя напряжение мВ (измерять вольтметром XMM2); выключить питание схемы; считать показания вольтметра XMM1, т.е. определить напряжение на входе In усилителя (отметить также величину амплитуды сигнала генератора XFG1.

Рис. 2.1. Схема опыта для исследования однокаскадного усилителя

на биполярном транзисторе

Таблица 2.1

Параметры	, В	, мА	, мкА		, Гц
опытные
расчетные					–
Погрешность, %					–

2.2.3. Определение верхней границы динамического диапазона.

Чтобы иметь представление о верхней границе динамического диапазона усилителя, необходимо исследовать как изменяется форма выходного сигнала при увеличении амплитуды входного гармонического сигнала. Процедура исследования: открыть панели приборов XSC1 и XFG1; включить на непродолжительное время питание схемы; установить курсор 1 на экране осциллографа в точку минимума выходного напряжения, а курсор 2 – в точку максимума; считать из строк T1 и T2 панели осциллографа экстремумы (A) положительной и отрицательной полуволн выходного сигнала; сложив (с учетом знака) эти показания, получим разность амплитуд , по относительной величине которой () можно судить о пригодности данного усилителя для работы с такими амплитудами выходного сигнала. Точно такие же измерения провести, увеличив амплитуду входного сигнала в 10 раз; сделать выводы об изменении погрешности . Увеличить амплитуду входного сигнала еще в несколько раз до появления искажений выходного сигнала в виде ограничения сверху и снизу.

2.2.4. Исследование амплитудно-частотной характеристики.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя может быть исследована или в режиме непосредственных измерений, или в автоматическом режиме. АЧХ – это зависимость коэффициента усиления

от частоты входного сигнала. Чтобы получить эту зависимость в режиме непосредственных измерений необходимо выполнить следующую процедуру:

открыть панели приборов XMM1, XMM2 и XFG1; включить питание схемы; установить амплитуду сигнала генератора XFG1 такой, какой она была определена в п. 2.2.2; изменяя частоту генератора в диапазоне 20 Гц … 100 кГц, считать показания вольтметра XMM2 (), заполняя подготовленную для этого таблицу ( контролировать вольтметром XMM1). Количество и положение точек из этого частотного диапазона можно выбрать произвольно, но так чтобы по этим точкам можно было воспроизвести на миллиметровой бумаге график АЧХ (например, начиная с Гц, каждую последующую частоту задавать в 2 раза больше предыдущей). Среди выбранных точек обязательно должна быть точка, соответствующая нижней граничной частоте полосы пропускания, т.е. частоте, на которой коэффициент усиления уменьшается (без учета знака) по сравнению с в раз (в общем случае может быть задан другой уровень).

При исследовании АЧХ в режиме (Simulate/Analyses/) AC Analysis не следует включать питание схемы и открывать панели измерительных приборов. После включения этого режима необходимо произвести следующие установки:

AC Analysis

Frequency Parameters Output variables

Start frequency (FSTART) 10 Hz Selected variables for analysis

Stop frequency (FSTOP) 1 MHz All variables

Sweep type Decade $1

Number of points per decade 100

Vertical scale Linear.

Запустить режим анализа, щелкнув мышью по кнопке Simulate. На поле графика АЧХ, отображенного на экране монитора, ввести координатную сетку (View/Show/Hide Grid) и курсоры (View/Show/Hide Cursors). Перемещая курсор 1, считать из таблицы AC Analysis координаты точек графика и , заполнив подготовленную для этого таблицу. Число точек графика и их положение выбирается точно так же, как и в режиме непосредственных измерений (максимальное значение можно зафиксировать курсором 2, сравнив при этом значения и этого пункта и пункта 2.2.2 и обратив внимание, что коэффициент отрицателен, как это следует из фазочастотной характеристики).