Коррекц АЧХ. Разработка усилителя на бт с коррекцией ачх на нижних и верхних частотах
![]()
|
Лабораторная работа 5 РАЗРАБОТКА УСИЛИТЕЛЯ НА БТ С КОРРЕКЦИЕЙ АЧХ НА НИЖНИХ И ВЕРХНИХ ЧАСТОТАХ 1 Цель работы Исследовать влияние элементов схемы усилителя на АЧХ. Рассчитать элементы усилителя на БТ с АЧХ, приведенной на рисунке 1. Проверить результаты в электронной лаборатории. ![]() Рисунок1- АЧХ усилителя 2 Подготовка к работе 2.1 Изучить следующие вопросы курса: Принципиальные схемы и способы коррекции АЧХ усилителя на биполярном транзисторе на НЧ и ВЧ. 2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы : - Какие элементы схемы влияют на коэффициент усиления на средней частоте? - Какие конкретно элементы схемы влияют на коэффициент усиления на нижних частотах fН1, fН и fН2? - Какие элементы схемы влияют на коэффициент усиления на верхних частотах fВ1, fВ и fВ2? Литература 3.1 Игнатов А.Н. и др. Классическая электроника и наноэлектроника. – М.: Флинта: Наука, 2009, с. 151-164. 3.2 Конспект лекций Схема исследования Принципиальная схема усилителя представлена на рисунке 2. На нижних частотах fН нагрузкой усилителя является сумма сопротивлений в цепи коллектора RK = R2+R3. На средних частотах fС нагрузкой является только резистор R3, т.к. резистор R2 зашунтирован ёмкостью С2. Разделительная ёмкость С1 определяет коэффициент усиления на частоте fН1. Резисторы обратной связи R4 и R5 определяют коэффициент усиления на средних частотах fС, так как величина ёмкости С4 мала и оказывает влияние только на высоких частотах. На верхних частотах fВ резистор R4 зашунтирован ёмкостью С4 и коэффициент усиления определяется резистором R5. Ёмкость С3 определяет коэффициент усиления на частоте fВ2. ![]() Рисунок2 - Принципиальная схема усилителя Расчет элементов усилителя 5.1 Тип транзистора выбирается по указанию преподавателя из приложения А. Таблица1 - Исходные данные.
Для расчета элементов усилителя необходимо определить параметры транзистора IБ0, h21Э и h11Э при заданном токе коллектора IК0. Для этого необходимо воспользоваться схемой для определения h-параметров (например, лабораторная работа «Исследование усилителя на БТ») 5.2 Переведем коэффициенты частотных искажений и коэффициент усиления на заданных частотах из дБ в разы. Результаты расчета занести в таблицу 2. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Таблица2 - Результаты расчета
5.3 Для указанного БТ по заданному току коллектора IК0 и напряжению питания усилителя UП определить сопротивление в цепи коллектора RК=R2+R3 и и рассчитать сопротивление в цепи базы R1. Напряжение на коллекторе UК равно половине напряжения питания UК=UП/2. ![]() напряжение UБЭ0 можно принять равным 0,7 В. 5.4 Определить коэффициент усиления усилителя без сопротивления обратной связи в цепи эмиттера ![]() Необходимо убедиться, что KU0> KUН и KU0> KUВ. Если это не выполняется, то необходимо взять транзистор с большим коэффициентом передачи по току h21Э. 5.5 Так как шунтирующим действием ёмкостей на частоте fН можно пренебречь, то коэффициент усиления на этой частоте определяется формулой ![]() где RК=R2+R3, RЭ=R4+R5 Отсюда определяем сопротивление в цепи эмиттера для получения заданного коэффициента усиления на частоте fН ![]() 5.6 Коэффициент усиления на средней частоте fС, когда резистор R2 зашунтирован ёмкостью С2, определяется формулой ![]() 5.7 Для определения величины резисторов R2 и R3 надо решить систему уравнений ![]() Решая систему уравнений получаем ![]() Выбрать стандартное значение номиналов резисторов из ряда Е24. 5.8 Для определения корректирующей емкости С2 необходимо найти модуль комплексной нагрузки ǀZKǀ на частоте fН2. Коэффициент усиления на этой частоте определяется как ![]() Из этого уравнения получаем, что ![]() На частоте fН2 модуль сопротивления нагрузки равен ![]() И корректирующая ёмкость на нижних частотах равна ![]() 5.9 Разделительная емкость определяется как ![]() где RВХ Н входное сопротивление усилителя на нижних частотах. Оно равно ![]() Коррекция АЧХ на ВЧ 5.10 Определяем величины R4 и R5. На верхней частоте fВ резистор R4 зашунтирован ёмкостью С4 и коэффициент усиления равен ![]() Решая систему уравнений ![]() получаем ![]() Отсюда R5 и R4 соответственно равны ![]() R4= RЭ – R5 (19) 5.11 Для определения ёмкости С4 запишем модуль коэффициент передачи на частоте fВ1 ![]() Из (18) необходимо найти |ZЭ| ![]() Так как комплексное сопротивление в цепи эмиттера равно ![]() Преобразуем ![]() И величина ёмкости С4 равна ![]() 5.12 Корректирующую ёмкость С3 можно определить по следующей формуле ![]() Экспериментальное исследование усилителя Используя электронную лабораторию Multisim 14.0, собрать схему усилителя (рисунок 2) с элементами, полученными в результате расчета. Снять АЧХ, зафиксировать коэффициенты усиления на заданных частотах, занести результаты в таблицу 3. Таблица3 - Вариант… Сравнительные результаты расчета и эксперимента
Допускается погрешность ±10%. Содержание отчета Отчет должен содержать: 7.1 Цель работы и исходные данные. 7.2 Схему исследования. 7.3 Таблицы с результатами расчета и моделирования. 7.4 АЧХ, полученную в результате моделирования. 7.5 Выводы. Приложение А Таблица А1 – Варианты задания
|