Лабораторная работа1


Лабораторная работа №1
Исследование резисторного каскада предварительного усиления.
Цель работы: Исследовать характеристики резисторного каскада предварительного усиления; освоить методы схемотехнического моделирования на основе программы Micro Cap 10.
Принципиальная схема усилителя:

Напряжение источника питания V2 должно быть равным 9В.
Параметры транзистора КТЗ16А (QI):
объемное сопротивление базы гб=66.7 Ом ;статический коэффициент усиления по току h21э=75;
емкость коллекторного перехода Ск=ЗпФ;
частота единичного усиления f=150 МГц;
выходная проводимость h22э=20м1сСм;
постоянный ток Iко =1 мА.
Рассчитать следующие характеристики:
коэффициенты усиления напряжения, тока и мощности;
сквозной коэффициент усиления напряжения;
верхнюю граничную частоту для входной цепи fвгр на уровне Мв=ЗдБ
нижнюю граничную частоту для выходной цепи fнгр на уровне Мн=ЗдБ
время установления импульса tуст во входной цепи;
величину спада плоской вершины импульса во входной цепи 𝛥 при длительности импульса Ти- 0.9мс.
Задание на экспериментальную часть
3.1. Загрузить схему исследуемого каскада.
3.2.Определить и записать параметры режима каскада (токи в ветвях и напряжения в узлах схемы).
3.3 В режиме определения частотных характеристик:
получить и зарисовать амплитудно-частотные характеристики коэффициентов усиления Kн(f) и Kскв(f) ;оценить величину коэффициентов усиления в области средних частот;
оценить значения верхней и нижней граничных частот АЧХ на уровне 0.707 (-3 дб).
получить и зарисовать АЧХ каскада при:
изменении величины емкости С» от 0.25 мкф до 250.25 мкф с шагом 125мкФ;
изменении величины ёмкости С5 от 100.1 мкФ до 0.1 мкф с шагом (-50)мкФ;
изменении величины сопротивления R6 от 6.2 кОм до 1.24 кОм с шагом (-2.48)к0м;
получить и зарисовать фазочастотную характеристику усилительного каскада;
оценить значения фазочастотных искажений на верхней и нижней граничных частотах (пределы изменения переменных по осям X и Y определить из предварительного расчета).
3.4. В режиме расчета переходных характеристик:
получить переходную характеристику в области малых времён (задать длительность импульса Ти ≥5...10τуст определенную из предварительного расчета);
определить время установления исследуемого каскада;
исследовать влияние на переходную характеристику в области малых времен:
конденсатора C5 при изменении его емкости от 0.5нФ до 5,5нФ с шагом 2.5нФ;
резистора R6 при изменении величины его сопротивления от 1 кОм до 11 кОм с шагом 5к0м;
зарисовать полученные характеристики;
получить переходную характеристику в области больших времён;
определить величину спада плоской вершины импульса;
исследовать влияние на переходную характеристику в области больших времен:
конденсатора С4 при изменении его ёмкости от 100нФ до 400нФ с шагом 150нФ;
резистора R* при изменении величины его сопротивления от 1.2к0м до 11 .2к0м с шагом 5к0м;
зарисовать полученные характеристики.
Расчетные формулы:
ОСЧ:
Kн=h21эR~Rвхоэ;R~=R5||R6; Rвхоэ=rбб+rэб; rэб=rэ1+h21э; rэ=26Iк0мА;КТ=h21эR~R6; Км=КнКТ;Ксквн=h21э*R~Rвхоэ+R1ОВЧ:
Rвэкв=R1R2R3+rбб||rбэ; Свхоэ≈Сбэ+Ск1+Кн; Сбэ=0.16fTrэ; f3 дБ=12πτB; τB=RвхэквСвхоэ; τу=2.2τBОНЧ:
f3дБ=12πτН; τН=Rнэкв+R6C4;Rнэкв=rk||R5; Δ=ТиτнУказания к выполнению эксперимента:
Проверка режима по постоянному току выполняется с помощью выбора команды Dynamic DC в меню Analysis. Используйте кнопки пиктограммы на панели инструментов. При их нажатии на схеме появляются значения измеряемых величин.
Режим расчета ЧХ.
Для расчета частотных характеристик выберите режим AC в меню Analysis.
Для исследования АЧХ окно пределов измерения:

Режим Stepping.
В этом режиме есть возможность снятия графиков при пошаговом изменении величины какого-либо из элементов схемы.
На рисунке показан пример изменения сопротивления нагрузки C4 от 250 мкФ до 20 мкФ с шагом 100 мкФ.

После снятия графиков делаются выводы о влиянии данного элемента схемы на АЧХ.
Глубину обратной связи находим, как: A=Ku cp/Ku cp ooc, коэффициенты усиления определяем по соответствующим графикам АЧХ.
Для исследования ФЧХ окно пределов измерения указано вместе с окном пределов для АЧХ.
Режим расчета переходных характеристик:
Для анализа переходных процессов нужно изменить источник синусоидального напряжения на источник импульсных сигналов (Pulse Source) и изменить параметры модели Pulse.
Для малых времен:

Для больших времен:

В меню Analysis выбрать режим Transient и задаться необходимыми параметрами.
Для малых времен.

Для больших времен:

Рекомендуемая таблица для записи полученных результатов:
KнKсквFн0.7,
Гц Fв0.7,
кГц ϕн,
град ϕв,
град τу,
мкс Δ
Предварительный расчёт
Результаты моделирования Результаты сравнения расчётов и моделирования Модель транзистора:


Приложенные файлы

  • docx 19350360
    Размер файла: 361 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий