Задачи по схемотехнике. Методические указания для лабораторного практикума Новосибирск 2014 удк 681.(076)
 Скачать 6.82 Mb.
|
4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1Измерение основных параметров и характеристик усилителя на интегральной микросхеме4.1 Цель работы Освоить методы измерения и расчета основных параметров и характеристик усилительных устройств с использованием лабораторного макета и измерительного оборудования. 4.2 Подготовка к работе 4.1. Изучить описание учебной стойки, краткие технические данные измерительной аппаратуры и инструкции по их применению. 4.2. Изучить описание исследуемого усилителя, приложения П.1 – П.4 и составить рабочий листок для занесения в него результатов измерений. 4.3. Изучить основные параметры и характеристики усилительных устройств: входные и выходные данные, коэффициенты усиления, частотную и фазовую характеристики, амплитудную характеристику, динамический диапазон, собственные помехи усилителя, нелинейные искажения и способы их оценки; ознакомиться с методами их измерений. Литература 1. Травин Г.А. Схемотехника устройств радиосвязи, радиовещания и телевидения. Уч. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 2007. 2. Конспект лекций. 3. Приложение 1, 2, 3, 4 данного учебного пособия. 4.3 Описание исследуемого усилителя Исследуемый усилитель (активный четырехполюсник) собран на интегральной микросхеме (ИМС) типа К140УД1Б, описание которой дано в приложении 4. Схема исследуемого усилителя приведена на рисунке 4.1. Сигнал от генератора гармонических колебаний подводится к входу усилителя через резистор Rист = 10 кОм, выполняющий роль внутреннего сопротивления источника сигнала. Переключатель S1 позволяет подключить вольтметр для измерения либо ЭДС источника сигнала (Еист), либо входного напряжения (Uвх). С помощью переключателя S2 можно использовать инвертирующий вход («Вх.1») либо неинвертирующий вход («Вх.2») ИМС. Конденсаторы С1, С2 и С3 предназначены для разделения источника и нагрузки от схемы усилителя с по постоянному току. Резисторы R1 и R2 служат для балансировки схемы усилителя. Следует отметить, что на рисунке 4.1. в целях упрощения не показаны цепи коррекции частотной характеристики. С выхода ИМС (вывод 5) усиленный сигнал через конденсатор С3, поступает в нагрузку Rн1 = 2кОм или Rн2 = 5,1кОм. Выбор нагрузки осуществляется с помощью переключателя S3.   0,1мк 0,1мк   20мк  10к Рисунок 4.1 – Усилитель на микросхеме К140УД1Б Для измерения величины выходного сигнала и наблюдения его формы к выходу усилителя подключаются вольтметр и осциллограф. Питание ИМС осуществляется от биполярного источника с равными напряжениями (+15В и -15В) относительно общего провода (корпуса). Упрощенная схема измерений основных параметров и характеристик усилителя с применением вольтметров (V1 и V2) показана на рисунке 4.2  Рисунок 4.2 – Схема измерения параметров усилителя 4.4 Задание к работе в лаборатории 4.4.1. Снять сквозную амплитудную характеристику усилителя. Определить динамический диапазон усилителя. 4.4.2. Определить параметры усилителя: К, К*(КЕ), КТ, КМ, Rвх, Rвых 4.4.3. Снять сквозную частотную характеристику усилителя. Найти по ней рабочий диапазон частот при допустимых частотных искажениях МН=МВ =  .4.5 Порядок выполнения работы 4.5.1. Присоединить источник сигнала и измерительные приборы к исследуемому усилителю: выход генератора соединить с гнездом «Вход 1» на контрольной панели, а вольтметр – с гнездом «Вход 2» на панели управления. Осциллограф и второй вольтметр соединить с гнездом «Выход» на контрольной панели. Установить ручку регулировки выходного напряжения генератора в среднее положение, а ручку «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» - в положение «50 dB». 4.5.2. Включить стойку, генератор и измерительные приборы с помощью имеющихся на них тумблеров «СЕТЬ». С помощью прибора «Напряжение питания» на контрольной панели проверить наличие питающих напряжений +15В и -15В. 4.5.3. Установить частоту генератора равной 1000 Гц. На панели исследуемого усилителя переключатель S1 перевести в положение измерения Э.Д.С. источника сигнала (Еист). Включить сопротивление нагрузки усилителя Rн1 или Rн2 в соответствии с номером бригады (таблица 4.1). Таблица 4.1 – Сопротивление нагрузки
4.5.4. Определить номинальное значение Э.Д.С. источника сигнала Еист ном и соответствующее ему значение напряжения на выходе Uвыхном (указания даны в приложении 2, п.1). 4.5.5. Измерить сквозную амплитудную характеристику усилителя (указания даны в приложении 2, п.2). Отметить напряжение собственных помех усилителя Uпом.По результатам измерений определить динамический диапазон усилителя Дуи выразить его в децибелах. 4.5.6. Установить Э.Д.С. источника сигнала равным половине (или несколько меньше) номинального значения, определенного в п. 4.5.4 (удобнее, если значение соответствует риске по шкале прибора). Измерить при этом входное напряжение усилителя, переключив S1 в положение «Uвх» и выходное напряжение усилителя для двух значений нагрузки Rн1 и Rн2. По полученным значениям Э.Д.С., входного напряжения, выходных напряжений, а также известных значений Rист, Rн1 и Rн2 (заданы на схеме рисунка 4.1), определить: входное (Rвх) и выходное (Rвых) сопротивление усилителя, коэффициенты усиления (К, К*, Кт, Км) в разах и децибелах по формулам, приведенным в приложении 3. 4.7. Переключатель S1 перевести в положение измерения Э.Д.С. источника сигнала Еист. Поддерживая неизменным Еист ≤ 0,5Еист ном,измерить сквозную частотную характеристику усилителя (приложение 2, п.3). Построить сквозную частотную характеристику и определить рабочий диапазон частот (fн и fв) при допустимых частотных искажениях Мн = Мв =  . Примечание: Результаты данной работы используются при выполнении работы № 2. 4.6 Содержание отчета 4.6.1. Схема исследуемого усилителя с указанием обозначений и номинальных величин элементов. 4.6.2. Измеренные значения номинальной Э.Д.С. источника сигнала, номинального значения напряжения на выходе усилителя, напряжения помех. Сквозная амплитудная характеристика усилителя (таблица измеренных значений, график). Расчет динамического диапазона усилителя. 4.6.3. Сквозная частотная характеристика усилителя усилителя (таблица измеренных значений, график). Значения fн и fв при допустимых искажениях Мн = Мв = .4.6.4. Расчет и значения величин К, К*(КЕ), КТ, КМ, RвхиRвых. 4.6.5. Выводы по работе (анализ полученных результатов измерений АХ, АЧХ) 4.7 Контрольные вопросы 4.7.1. Дать характеристику основных параметров усилителя гармонических сигналов. 4.7.2. Выразить взаимосвязь между различными коэффициентами усиления. 4.7.3.Составить структурные схемы измерения основных параметров усилителя. 4.7.4. Изобразить амплитудную характеристику усилителя (АХ). Объяснить отличие реальной характеристики от идеальной. Какие параметры можно определить по реальной АХ? 4.7.5. Изобразить частотную характеристику усилителя (АЧХ). Объяснить отличие реальной характеристики от идеальной. Как определить рабочий диапазон частот по АЧХ и заданных частотных искажениях? 4.7.6. Какие показатели усилителя относят к линейным и почему? Каковы причины возникновения линейных и нелинейных искажений в усилителях гармонических сигналов и в чем состоит главное отличие между ними? Как они количественно оцениваются? 4.7.7. Перечислить основные виды помех в усилительных устройствах и пояснить причины их появления. 4.7.8. Пояснить методику измерения сквозной амплитудной характеристики. 4.7.9. Пояснить методику измерения амплитудно-частотной характеристики. Из каких соображений выбирается уровень входного сигнала при ее измерении? 4.7.10. Пояснить методику измерения выходного сопротивления методом двух нагрузок. Вывести формулу для вычисления выходного сопротивления по показаниям выходного вольтметра. |