Введение

Перед выполнением задания студент обязан ознакомиться с правилами работы приборов, входящих в состав лабораторного макета. Включение приборов в отсутствии преподавателя ЗАПРЕЩЕНО!

1. С помощью генератора сигналов сымитируйте периодический сигнал прямоугольной формы, скважность которого равна 50%, размах – 2В. Используя осциллограф, пронаблюдайте спектр сигнала, установив ручки горизонтальной и вертикальной разверток в положение максимально удобное для наблюдения. Зарисуйте полученные осциллограммы в отчет.

2. Установите скважность импульсного сигнала 25%, а затем 20%. Зарисуйте осциллограммы в отчет. Сделайте выводы о связи скважности импульсного сигнала и виде спектра.

3. С помощью генератора сигналов сымитируйте периодический пилообразный сигнал, размах – 2В. Используя осциллограф, пронаблюдайте спектр сигнала, установив ручки горизонтальной и вертикальной разверток в положение максимально удобное для наблюдения. Зарисуйте полученные осциллограммы в отчет.

4. С помощью генератора сигналов сымитируйте периодический экспоненциальный сигнал, размах – 2В. Используя осциллограф, пронаблюдайте спектр сигнала, установив ручки горизонтальной и вертикальной разверток в положение максимально удобное для наблюдения. Зарисуйте полученные осциллограммы в отчет.

5. С помощью генератора сигналов сымитируйте сигнал вида sin(x)/x, размах – 2В. Используя осциллограф, пронаблюдайте спектр сигнала, установив ручку горизонтальной разверток в положение при котором на дисплее осциллографа отражается один период сигнала. Зарисуйте полученные осциллограммы в отчет. Сделайте вывод о взаимообратимости преобразования Фурье.

6. Установите режим работы генератора ГКЧ, режим качания частоты – линейный, начальная частота ГКЧ – 10кГц, конечная частота ГКЧ – 1МГц, длительность качания (свипирования) частоты по времени – 5с, размах – 2В. Используя осциллограф, пронаблюдайте спектр сигнала, установив ручки горизонтальной и вертикальной разверток в положение максимально удобное для наблюдения. Занесите в отчет выводы по выполненному пункту.

7. С помощью генератора сигналов сымитируйте АМ сигнал: глубина модуляции – 50%, частота несущего колебания – 10кГц, частота модулирующего колебания – 1 кГц. Пронаблюдайте спектр сигнала. Зарисуйте полученные осциллограммы в отчет. Сделайте выводы о характере изменения спектра сигнала при изменении основных параметров АМ сигнала.
Приложение 1

Логарифмический масштаб

При построении АЧХ усилителей с большим перекрытием по частоте используется логарифмический масштаб по оси частот. При этом отрезки, соответствующие декадам: 10 ÷ 100 Гц; 100 ÷ 1000 Гц; 1 ÷ 10 кГц и т.д., равны между собой. Определение промежуточных делений внутри каждой декады аналогично приведенному в табл. П.1.1 для декады 1–10 кГц, где длина отрезка, соответствующего декаде, принята равной трем сантиметрам.

Таблица П.1.1.

Определение промежуточных делений внутри декады

Координатная сетка с логарифмическим масштабом по оси частот приведена на рис. П.1.1.
Координатная сетка с логарифмическим масштабом по оси частот

Рис. П.1.1.
Приложение 2

Входные, выходные характеристики и параметры транзистора мп39б

Входные характеристики транзистора МП39Б

Рис. П.2.1.

Параметры транзистора МП39Б

Коэффициент усиления тока в схеме ОЭ h_21Э=20–60

Входное сопротивление h_11Э=200–2000 Ом

Выходная проводимость h_22Э=12–100 мкСм
Выходные характеристики транзистора МП39Б

Рис. П.2.2.

Коэффициент обратной связи по напряжению h₁₂=2·10^-3 – 12·10^-3

Сопротивление базы r_Б=50 – 220 Ом

Емкость коллекторного перехода С_К=20 – 60 пФ

Предельная частота усиления тока f_r=0,42 МГц

Параметры соответствуют режиму I_К0=1 мА, U_К0=5 В

При выполнении расчетного задания рекомендуется использовать следующие усредненные значения параметров транзисторов:

; ; ; ; ; ; ; ; .
Приложение 3

Расчетные формулы для каскада с низкочастотной коррекцией

Емкость фильтра низкочастотной коррекции для получения оптимальной по Брауде частотной характеристики, имеющей максимальную протяженность горизонтального участка в области нижних частот (без подъема) рассчитывается по формуле

; (П.3.1)

; (П.3.2)

; (П.3.3)

; (П.3.4)

. (П.3.5)

Если нагрузкой является следующий каскад, то R_Н представляет собой входное сопротивление следующего каскада с учетом базового делителя.

Расширение полосы пропускания в области нижних частот, которое дает коррекция за счет конденсатора C_ф, рассчитанного по формуле (П.3.1), характеризуется коэффициентом

, (П.3.6)

где – нижняя граничная частота (на уровне 0,707) без коррекции, – то же с коррекцией.

Формулы для относительного усиления и спадов плоской вершины импульса за счет С_Р и С_Э:

; (П.3.7)

; (П.3.8)

; (П.3.9)

; (П.3.10)

где t_и – длительность импульса.
Приложение 4

Расчетные формулы для каскадов с высокочастотной коррекцией

Параметры биполярного транзистора П-416А при J_К0=2 мА:

S₀=80 мСм, f_r=60 МГц, g_вх=0,92 мСм, C_К=8 пФ, g_i=0,036 мСм,

r_Б=50 Ом, τ=7,8 нс.

Проводимости цепей питания и нагрузок:

g_К1=1,96 мСм; g_К2=9,1 мСм; мСм; g_Н=0,83 мСм,

где g_К1 – проводимость коллекторной нагрузки первого каскада;

g_К2 – проводимость коллекторной нагрузки второго каскада;

g – проводимость делителя, включенного в цепь базы второго каскада;

g_Н – проводимость внешней нагрузки первого каскада.

Коэффициент усиления в области средних частот K₀ рассчитывается по формулам:

(П.4.1)

– при работе исследуемого каскада на внешнюю активную нагрузку,

(П.4.2)

– при работе исследуемого каскада на входное сопротивление каскада.

Величина корректирующей индуктивности, обеспечивающая оптимальную частотную характеристику для каскада, работающего на активную нагрузку, рассчитывается по формуле

, (П.4.3)

где , – эквивалентная проводимость выходной цепи исследуемого каскада по переменному току, , (С_М – емкость монтажа, равная 50 пФ; С_вх.g – входная емкость детекторной головки прибора Х1-7Б, около 4 пФ).

Для каскада, работающего на входное сопротивление следующего каскада, величина корректирующей индуктивности L_К, обеспечивающая оптимальную частотную характеристику, определяется из выражения

, (П.4.4)

где ;

;

;

, (П.4.5)

где K₀₂ – коэффициент усиления второго каскада, который рассчитывается по формуле

. (П.4.6)

Величины корректирующих элементов R_Э, C_Э, обеспечивающих оптимальную частотную характеристику в каскаде с эмиттерной коррекцией при работе на активную внешнюю нагрузку, рассчитываются следующим образом

, (П.4.7)

где A₁ – глубина последовательной отрицательной обратной связи по току эмиттера, которая показывает во сколько раз уменьшается коэффициент усиления каскада усилителя при введении в него отрицательной обратной связи

, (П.4.8)

где K₀ – коэффициент усиления каскада без обратной связи, – коэффициент усиления каскада усилителя при введении последовательной отрицательной обратной связи по току с глубиной

; (П.4.9)

; (П.4.10)

; (П.4.11)

. (П.4.12)

Для заданной глубины отрицательной обратной связи (А₁=2), из выражения для А₁ рассчитывается m:

. (П.4.13)

По известному значению m рассчитывается

. (П.4.14)

При работе исследуемого каскада на входное сопротивление следующего каскада величины корректирующих элементов R_Э и С_Э рассчитываются следующим образом:

; (П.4.15)

; (П.4.16)

; (П.4.17)

; (П.4.18)

; (П.4.19)

; (П.4.20)

; (П.4.21)

; (П.4.22)

; (П.4.23)

; (П.4.24)

; (П.4.25)

; (П.4.26)

; (П.4.27)

; (П.4.28)

; (П.4.29)

; (П.4.30)

. (П.4.31)

Введение

Настоящее руководство к лабораторным работам состоит из двух частей. Первая из них, подготовленная профессором кафедры Шарыгиной Л.И. и переработанная аспирантом кафедры Шибельгут А.А., содержит описание шести лабораторных работ, которые выполняются студентами в процессе изучения курса «Усилительные устройства». Вторая часть, подготовленная доцентом кафедры Кругловым Р.С. и аспирантом Шибельгут А.А., содержит описание работы цифрового генератора сигналов специальной формы ГСС-80 и осциллографа GDS-810C.

Перед выполнением лабораторной работы каждый студент обязан предъявить преподавателю заготовленную форму отчета, содержащую предусмотренное описанием расчетное задание, ознакомиться с теоретическими сведениями, представленными в данном пособии. Также неотъемлемым условием выполнения лабораторного практикума является изучение методических указаний и правил работы с измерительной аппаратурой лабораторного стенда.

Выполнению каждой работы предшествует проверка знаний студента. При положительных ответах на контрольные вопросы студент допускается к выполнению работы. Студенты, допущенные к работе, выполняют её в соответствии с описанием.

Отчет по лабораторной работе выполняется в соответствии с требованиями ОС-ТУСУР 2003 «Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные».

· Отчет должен содержать следующие составные части:

· Титульный лист;

· Введение (с постановкой цели и задач работы);

· Описание лабораторного макета и методики эксперимента (включая принципиальную схему исследуемого усилителя и структурную схему измерительной установки);

· Основные расчетные формулы и требуемые расчеты;

· Результаты лабораторной работы (таблицы, графики) и их обсуждение;

· Выводы.

Выводы являются важной частью отчета и должны быть написаны каждым студентом самостоятельно. В выводах рекомендуется дать истолкование полученных зависимостей с физической точки зрения.