Задачи по схемотехнике. Методические указания для лабораторного практикума Новосибирск 2014 удк 681.(076)
 Скачать 6.82 Mb.
|
5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2Изучение влияния обратной связи на свойства усилителя на интегральной микросхеме. 5.1 Цель работы Изучить влияние обратной связи на основные параметры и характеристики усилительных устройств с применением лабораторного макета и измерительного оборудования. 5.2 Подготовка к работе 5.2.1. Изучить следующие вопросы курса: - сущность обратной связи (ОС), виды и назначение ОС при построении усилительных устройств; - классификация схем ОС по способу снятия и подачи; - величины, характеризующие ОС: возвратное отношение (петлевое усиление), возвратная разность и глубина ОС, коэффициент передачи цепи ОС; - влияние ОС на коэффициент усиления, нелинейные искажения и помехи, входное и выходное сопротивление, частотную характеристику усилителя и нестабильность параметров. Литература 1. Травин Г.А. Схемотехника устройств радиосвязи, радиовещания и телевидения. Уч. пособие для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2005. 2. Конспект лекций. 3. Приложение 1,2,3,4 данного учебного пособия. 5.3 Описание исследуемого усилителя В лабораторной работе исследуется усилитель на ИМС К140УД1Б с отрицательной обратной связью (ООС). Схема исследуемого усилителя показана на рисунке 5.1. Описание усилителя приведено в работе № 1. Ниже описываются только цепи ОС, введенные в усилитель. Напряжение ОС, пропорциональное выходному напряжению усилителя, снимается с нижнего (R6) резистора делителя R5 и R6. Таким образом, ОС по способу снятия – параллельная (по напряжению). Цепь ОС состоит из конденсатора С4, резисторов R3, R4 и переключателей S2 и S3. Глубина ОС регулируется с помощью переменного резистора R4. Резистор R3 служит для ограничения максимальной глубины ОС. Способ подачи ОС в описываемом усилителе зависит от положения переключателей S2 и S3. Параллельная по входу ОС включается переключателем S2 (при этом переключатель S3 выключен). В этом случае напряжение на входном сопротивлении пропорционально разности токов, создаваемых источником сигнала и цепью ОС. Чтобы ОС была отрицательной, источник сигнала и цепь ОС подключаются к инвертирующему входу («Вх 1»).  0,1мк 20 мк  0,1мк   20 мк  10к 150к EMBED Visio.Drawing.11  Рисунок 5.1 – Усилитель на ИМС К140УД1Б с цепями обратной связи  Последовательная по входу ОС возникает, если включить переключатель S3, а S2 - выключить. При этом источник сигнала и цепь ОС подключаются к различным входам ИМС. Первый каскад микросхемы является дифференциальным, реагирующим на разность сигналов, создаваемых на одном входе и цепью ОС на другом. Чтобы ОС была отрицательной, сигнал ОС подается на инвертирующий вход, а источник сигнала подключается к другому входу микросхемы («Вх.2»). 5.4 Задание к работе в лаборатории 5.4.1. Установить в усилителе заданную глубину ОС. 5.4.2. Измерить параметры К, КТ, К*(Ке),Rвх, Rвых, Uпом, Мв и Мн усилителя с ОС и сравнить их с параметрами усилителя без ОС. 5.5 Порядок выполнения работы 5.5.1. Присоединить генератор и измерительные приборы к исследуемому усилителю: вольтметр V1 – к гнезду «Вход 2», генератор – к гнезду «Вход 1». Осциллограф и вольтметр V2 соединить с гнездом «Выход». На передней панели усилителя переключатели S2 и S3 установить в положение «Выключено» (сигнал ОС на входе усилителя отсутствует). В соответствии с номером бригады включить сопротивление нагрузки Rн1 или Rн2 (таблица 5.1.) 5.5.2. Включить стойку, генератор и измерительные приборы в сеть с помощью имеющихся на них тумблеров «Сеть». Проверить наличие питающих напряжений +15В и -15В. 5.5.3. Установить частоту генератора равной 1000 Гц. Определить номинальное значение ЭДС источника сигнала Еист ном и соответствующее ему напряжение на выходе усилителя Uвых ном (аналогично работе №1). Для последующих измерений установить значение Еист 0.5Еист ном и замерить соответствующее ему значение Uвых. По измеренным значениям определить сквозной коэффициент усиления (без ООС) и занести в таблицу 5.2. 5.5.4. Установить сквозную глубину ООС, равной 20 дБ (F*= 10). Для установки глубины ОС следует: а) включить обратную связь при помощи переключателей S2 или S3, выбрав в соответствии с таблицей 5.1 заданный способ подачи ОС; Таблица 5.1 Способ подачи обратной связи
б) увеличить напряжение источника сигнала в десять раз, установив Еист ОС= 10 Еист; в) регулируя глубину ОС переменным резистором «ГЛУБ. ООС» (рисунок 5.1), добиться на выходе прежнего значения выходного напряжения: Uвых ОС = Uвых. При дальнейших измерениях положение регулятора ОС нарушать нельзя, так как это изменит глубину ООС (F). Выключение ОС при необходимости производить переключателем S3. После установки требуемой глубины ОС определить расчетным путем значения сквозного коэффициента усилителя КЕ ОС и сопоставить его со значением, полученным в п. 5.5.3 без ООС (таблица 5.2). 5.5.5. Определить коэффициенты усиления по напряжению и по току, а также входное сопротивление усилителя с учетом ООС. Для этого измерить Uвх ОС используя переключатель S1 и вольтметр на входе усилителя. Расчет параметров производится аналогично работе №1. Результаты расчетов занести в таблицу 5.2, сопоставить полученные величины с результатами, полученными в работе № 1. 5.5.6. Определить выходное сопротивление усилителя с ООС Rвых ОСметодом двух нагрузок. Для этого, переключая тумблер S4, измерить выходное напряжение при Rн1и Rн2. Рассчитать Rвых ОС(аналогично работе №1), результаты расчета занести в таблицу 5.2, сравнить с результатами, полученными в работе № 1 (без ООС). Примечание: поскольку ООС по напряжению значительно уменьшает выходное сопротивление усилителя, то напряжения на сопротивлениях Rн1и Rн2 могут отличаться весьма незначительно (до половины деления вольтметра) и требуют более точного измерения. 5.5.7. Измерить частотные искажения усилителя с ООС: Мн ОС и Мв ОС на частотах fн и fв, найденных в работе № 1 для усилителя без ОС при Мн=Мв=  . Для этого, поддерживая Еист ОС неизменным, найти три значения Uвых ОС: на средней частоте fср и на частотах fн и fв. Определить Мн ОС и Мв ОС. Результаты расчета занести в таблицу 5.2, сравнить с результатами, полученными в работе № 1 (без ООС).5.5.8. Измерить напряжение собственных помех усилителя Uпом ОС (аналогично работе №1). Сравнить с напряжением собственных помех при выключении ОС. Результаты расчета занести в таблицу 5.2. 5.5.9. Измерить номинальные напряжения Uист ном ОС и Uвых ном ОС на частоте 1000 Гц. Сравнить полученные значения с результатами измерений без ООС. 5.6 Содержание отчета 5.6.1. Схема исследуемого усилителя с указанием обозначений и номинальных значений элементов. 5.6.2. Измеренные величины напряжений и расчет по ним параметров усилителя с ОС. 5.6.3. Таблица сравнения параметров усилителя без ОС и с ООС. Таблица 5.2
5.4. Выводы по работе (сравнительный анализ результатов измерений параметров усилителя без ООС и с ООС, насколько согласуются теоретические расчеты с экспериментальными данными, причины возможных расхождений). 5 Контрольные вопросы 5.1. Изобразить структурную схему усилителя с ОС при различных способах ее снятия и подачи. По каким признакам можно определить способ снятия и подачи ОС в схеме усилителя? 5.2. Выразить основные понятия и термины ОС через напряжения и токи на зажимах четырехполюсников, входящих в структурную схему усилителя с ОС? 5.3. Как и во сколько раз изменяются основные параметры усилителя при различных способах снятия и подачи ОС? 5.4. Каков характерный признак ООС? Какой недостаток имеет ООС и почему она, тем не менее, применяется? 5.5. Как влияет ООС на частотную характеристику усилителя? Объяснить возможное возникновение подъемов на краях рабочего диапазона частот. 5.6. Как экспериментально установить заданную глубину или как измерить имеющуюся в усилителе глубину ОС, используя вольтметры и выключатель в цепи ОС? 5.7. Каковы условия и механизм возникновения самовозбуждения усилителя? Каковы признаки самовозбуждения усилителя? 5.8. Пояснить изменение входного и выходного сопротивления усилителя при различных способах подачи ОС. |