2. Моделирование усилителей переменного тока в сети Multisim.
2.1. Усилитель с одной усилительной подсхемой.
Значения
рассчитаны ранее, в разделе 1.2.
Экспериментально определим коэффициент
усиления в
полосе пропускания
,
нижнюю граничную частоту полосы
пропускания
,
верхнюю
граничную частота
и сравним
полученные результаты с данными из
задания на курсовое проектирование.
Рис. 2.1.1
Рис. 2.1.2
Рис. 2.1.3
Рис. 2.1.4
На ЛАЧХ смоделированной схемы найдём максимальное значение коэффициента усиления (рис.2.1.2), от данного значения отложим 3 дБ влево и получим (рис.2.1.3), отложим 3 дБ в противоположную сторону и получим (рис.2.1.4).
что
соответствует техническому заданию,
значит, подготовительные вычисления
выполнены верно.
Как видно из полученных результатов, намного меньше заданной (не менее 17кГц). Следовательно, схема усилителя на базе одного неинвертирующего РУ, представленная на рис.1.2.2. не подходит, т.к. не удается получить необходимую верхнюю граничную частоту.
Таким
образом, при использовании одного
неинвертирующего РУ в качестве усилителя
переменного тока удается получить
одновременно большой коэффициент
усиления
и большое
входное сопротивление усилителя, но
при этом существуют определенные
трудности в реализации высокой верхней
граничной частоты
.
Усилитель с двумя усилительными подсхемами
Значения
рассчитаны ранее, в разделе 1.3.
Экспериментально определим коэффициент
усиления в полосе пропускания
,
нижнюю граничную частоту полосы
пропускания
,
верхнюю граничную частота
и сравним полученные результаты с
данными из задания на курсовое
проектирование.
Рис. 2.2.1
Рис. 2.2.2
Рис.2.2.2.1
Рис. 2.2.3
Рис. 2.2.4
На
ЛАЧХ смоделированной схемы найдём
максимальное значение коэффициента
усиления (рис. 2.2.2), от данного значения
отложим 3 дБ вправо и получим
(рис. 2.2.3),
отложим 3 дБ в противоположную сторону
и получим
(рис.2.2.4).
Как
видно из полученных результатов,
усилитель, состоящий из двух усилительных
подсхем, имеет верхнюю граничную частоту
намного больше по сравнению с усилителем
с одним неинвертирующем РУ, а именно
.
Полученная частота соответствует
заданной (по заданию
должна быть не менее 17 кГц). Следовательно,
схема усилителя переменного тока,
представленная на рис. 1.3.1, подходит.
3. Экспериментальное исследование усилителя переменного тока с использованием учебной лаборатории станции виртуальных приборов ni elvis.
3.1. Усилитель с одной усилительной подсхемой.
Частотные характеристики коэффициента усиления усилителя переменного тока, реализованного на базе неинвертирующего РУ (Рис.1.2.1). Определим и убедимся, что усилитель на одном неинвертирующем РУ имеет сравнительно небольшую верхнюю граничную частоту .
Результат эксперимента представлен на рис. 3.1.1.
Рис.3.1.1.
Действительно,
верхняя граничная частота усилителя
небольшая и равна
Гц.
Это происходит из-за того, что при
использовании одного неинвертирующего
РУ в качестве усилителя переменного
тока удается получить одновременно
большой коэффициент усиления и большое
входное сопротивление усилителя, но
при этом возникают трудности в реализации
высокой верхней граничной частоты
.
Как следует из частотной характеристики
усилителя (характеристика 2 на Рис.1.1.3);
чем выше коэффициент усиления усилителя
переменного тока, тем меньше у него
верхняя граничная частота
.
Следовательно, схема усилителя на базе одного неинвертирующего РУ не подходит, так как не удается получить необходимую высокую верхнюю граничную частоту одновременно с большим коэффициентом усиления и большим входным сопротивлением усилителя.
Кроме того, в ходе выполнения данного пункта, исследуем постоянное выходное напряжение покоя усилителя. Напряжение измерим с конденсатором С2 и без него (резистор R1 подключен к общей шине). Убедимся, что введение конденсатора С2 позволяет существенно уменьшить напряжение покоя усилителя:
1) Напряжение покоя усилителя без конденсатора С2: Uвых = 5,031В;
2) Напряжение покоя усилителя с конденсатором С2: Uвых =57 мВ;
Действительно, из полученных результатов видно, что введение конденсатора С2 позволило намного уменьшить выходное напряжение покоя усилителя.