Схемотехника аналоговых электронных устройств

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Направление подготовки: 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы

Квалификация выпускника: специалист

Форма обучения: очная

Тула 2012 г.

Методические указания к лабораторным работам составлены к.т.н. асс. каф, Гублиным А.С и обсуждены на заседании кафедры радиоэлектроники факультета САУ

протокол № 8 от "18" января 2012 г.

Зав. кафедрой________________Н.А. Зайцев

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры радиоэлектроники факультета САУ

протокол №___ от "___"____________ 20___ г.

Зав. кафедрой________________

Содержание

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

Исследование резисторного усилительного каскада (2 часа)

Цель работы

- изучение физических и математических моделей резисторного усилительного каскада в диапазоне частот.

- приобретение навыков экспериментального исследования усилительных свойств, частотных (ЧХ), фазовых (ФХ) и переходных характеристик (ПХ) и проектирования схем резисторных усилительных каскадов по заданным характеристикам.

2 Краткая теоретическая справка

Резисторным усилительным каскадом называют устройство, содержащее транзистор (активный элемент) с резисторной нагрузкой в цепи коллектора и вспомогательные пассивные элементы.

Малый уровень усиливаемых гармонических и импульсных сигналов позволяет представить резисторный каскад в виде линейного активного четырехполюсника с двумя выходными зажимами. Усилительные свойства каскада и вид его ЧХ, ФХ, ПХ определяются электрической схемой каскада (рис.1).

Рис.1. Электрическая схема резисторного УК на биполярном транзисторе с ОЭ

- активная и емкостная составляющие сопротивления нагрузки;

- резистор коллекторной нагрузки;

- конденсатор связи с нагрузкой (в дальнейшем );

- цепь автоматического смещения и стабилизации тока коллектора;

- цепь развязывающего фильтра в цепи коллектора;

- конденсатор связи с источником сигнала.

Полагая, что во всем диапазоне усиливаемых частот сопротивление конденсаторов мало () и крутизна коллекторного тока транзистора слабо зависит от частоты, приходим к упрощенной эквивалентной схеме каскада для переменного тока (рис.2).

Рис.2. Эквивалентная схема УК

- входная проводимость и емкость УК;

- выходная проводимость и емкость УК;

- проводимость коллекторной нагрузки;

- проводимость и емкость нагрузки УК;

- емкость монтажа 5 10 пФ;

- крутизна тока коллектора транзистора.

Для гармонических входных сигналов рассмотрим ЧХ каскада раздельно для области средних (СЧ), нижних (НЧ) и верхних частот (ВЧ), а для импульсных сигналов рассмотрим раздельно ПХ для области малых и больших значений времени [1 – 3].

2.1. Коэффициент усиления каскада (без ООС ) в области средних частот, где сопротивления реактивных элементов не учитываются.

(1)

где - эквивалентная проводимость коллекторной нагрузки переменному току;

- сопротивление коллекторной нагрузки переменному току.

2.2. Уравнение нормированной ЧХ в области нижних частот, где сопротивление полной емкости нагрузки значительно больше сопротивления емкости .

(2)

где - нормированная частота;

- постоянная времени УК в области НЧ.

Нижняя граничная частота определяется при .

- эквивалентная нагрузки УК в области НЧ.

2.3. Фазовая характеристика УК в области нижних частот.

(3)

2.4. Уравнение нормированной ЧХ в области верхних частот, где сопротивление значительно меньше сопротивления .

(4)

где - нормированная частота;

- постоянная времени УК в области ВЧ.

Верхняя граничная частота определяется при .

2.5. Фазовая характеристика в области верхних частот.

(5)

2.6. Уравнение нормированной ПХ в области малых значений времени.

(6)

где - нормированное время.

Время установления переднего фронта импульса на выходе УК определяется из соотношения:

Время задержки переднего фронта импульса определяется по выражению:

2.7. Уравнение нормированной ПХ в области больших значений времени.

(7)

где - нормированное время.

Скол вершины импульса при находится из выражения:

где - длительность входного импульса.

2.8. Коэффициент усиления каскада (при наличии ООС ) в области средних частот.

(8)

где - глубина ООС через резистор ;

- крутизна эмиттерного тока транзистора.

2.9. Уравнение нормированной ЧХ из-за влияния цепочки .

(9)

где - нормированная частота;

- постоянная времени цепочки .

По заданным частотным искажениям из (9) определяется емкость .

2.10. Фазовая характеристика УК из-за влияния цепочки .

(10)

2.11. Уравнение ПХ каскада из-за влияния цепочки .

(11)

где - нормированное время.

Скол вершины импульса из-за влияния находится из выражения:

где - длительность входного импульса.

2.12. Уравнение ЧХ в области НЧ каскада с учетом влияния развязывающего НЧ фильтра .

(12)

где - коэффициент НЧ коррекции;

- постоянная времени цепи ;

- глубина НЧ коррекции.

2.13. Фазовая характеристика в области НЧ каскада с учетом влияния развязывающего НЧ фильтра .

(13)

2.14. Уравнение ПХ каскада в области больших значений времени с учетом влияния НЧ фильтра .

(14)

Скол или подъем вершины импульса () за счет цепей и при находится из соотношения:

2.15. Уравнение нормированной ЧХ каскада в области НЧ с ООС через резистор .

(15)

где - глубина ООС;

- нижняя граничная частота УК.

2.16. Уравнение ФХ каскада в области НЧ с ООС через резистор .

(16)

2.17. Уравнение нормированной ЧХ каскада в области ВЧ с ООС через резистор .

(17)

где - верхняя граничная частота.

2.18. Уравнение ФХ каскада в области ВЧ с ООС через резистор .

(18)

2.19. Уравнение ПХ в области больших времен с ООС через резистор .

(19)

Скол вершины импульса находится по формуле:

2.20. Уравнение ПХ каскада в области малых времен с ООС через резистор .

(20)

Время установления фронта импульса:

Время задержки импульса .

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману