- •Оглавление
- •Предисловие
- •1. Лабораторные работы Лабораторная работа № 1 Изучение полупроводниковых приборов с одним р-n переходом (диодов)
- •1. Электронно-дырочный переход (p-n переход)
- •2. Элементы зонной теории
- •3. Вольт-амперная характеристика р-n перехода
- •4. Пробой р-n перехода
- •5. Стабилитроны
- •6. Туннельные диоды
- •Лабораторная работа № 2 Транзистор
- •2. Схема с общим эмиттером (оэ)
- •3. Схема с общим коллектором (ок)
- •Лабораторная работа № 3 Изучение вынужденных колебаний и явления резонанса в последовательном и параллельном колебательных контурах
- •1. Последовательный колебательный контур
- •2. Параллельный колебательный контур
- •Лабораторная работа № 4 Параметры приемника супергетеродинного типа
- •1. Основные понятия
- •2. Основные функции радиоприемников
- •3.Приемник прямого усиления
- •4.Приемник супергетеродинного типа
- •Лабораторная работа № 5 Изучение характеристик усилителя низкой частоты на сопротивлениях
- •1. Основные понятия
- •2. Усилительный каскад на сопротивлениях
- •3. Типы коррекции частотной характеристики
- •Лабораторная работа № 6 Тиратронный генератор релаксационных колебаний
- •1.Основные понятия
- •2.Тиратроны с холодным катодом
- •3.Тиратроны с накаленным катодом
- •Лабораторная работа № 7 Мультивибратор
- •1. Основные понятия
- •2. Транзисторный симметричный мультивибратор
- •Лабораторная работа № 8 Детектирование
- •1. Основные понятия
- •2. Амплитудная модуляция
- •3.Детектирование ам колебаний
- •Лабораторная работа № 9 Изучение электронных стабилизаторов напряжения
- •2. Параметрические методы стабилизации
- •2. Смешанные стабилизаторы напряжения.
- •Лабораторная работа № 10 Генераторы гармонических колебаний
- •1. Незатухающие колебания в транзисторном генераторе
- •2. Линейная теория самовозбуждения
- •3. Генераторы гармонических колебаний типа rc
- •4. Определение частоты колебаний с помощью фигур Лиссажу
- •Лабораторная работа № 11 Электронные лампы
- •Лабораторная работа № 12 Полевые транзисторы
- •1. Транзисторы с управляющим р-n переходом
- •2. Транзисторы с изолированным затвором
- •3. Применение полевых транзисторов.
- •Лабораторная работа № 13 Изучение элементной базы, топологии и конструкции полупроводниковых интегральных микросхем
- •1. Основные понятия
- •2. Конструкция и топология элементной базы полупроводниковых имс
- •3. Фигуры совмещения
- •Лабораторная работа № 14 Гибридные интегральные микросхемы
- •1. Подложки гис
- •2. Элементы гис
- •3. Компоненты гис
- •Лабораторная работа № 15 Цифровые микросхемы
- •1. Элементарные логические операции и типы логических элементов
- •2. Методы реализации логических элементов
- •3. Интегральные логические элементы
- •4. Параметры логических микросхем
- •Лабораторная работа № 16 Изучение дифференцирующих и интегрирующих цепей
- •1. Дифференцирующие цепи
- •2. Интегрирующие цепи
- •3. Описание экспериментальной установки
- •Лабораторная работа № 17 Гармонический анализ
- •1. Спектр периодических эдс. Ряд Фурье
- •2. Спектр непериодической эдс. Интеграл Фурье.
- •2. Анализ вычисления погрешностей и обработка результатов
- •2.1 Погрешность однократного измерения
- •2.2 Обработка результатов многократных измерений одной и той же величины
- •2.3 Погрешности косвенных измерений
- •Литература
Лабораторная работа № 5 Изучение характеристик усилителя низкой частоты на сопротивлениях
1. Основные понятия
В физических экспериментах часто возникает задача усиления слабых электрических сигналов. Для решения этой задачи применяются электронные усилители различных типов. Важнейшими характеристиками усилителя являются коэффициент усиления ,:
1.1. Коэффициент усиления , который определяется как отношение выходного напряженияк входному напряжению:
, (1)
где – сдвиг фаз между входным и выходным напряжениями,– модуль коэффициента усиления,– мнимая единица. Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты называется амплитудно-частотной характеристикой усилителя. Ее примерный вид приведен на рис.1.
Иногда при изображении амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) используется логарифмический масштаб по оси частот.
Рис. 1.
Модуль коэффициента усиления по напряжению может выражаться как в абсолютных значениях – формула (1), так и децибелах:
, (2)
Используется понятие коэффициента усиления по мощности
, (3)
или в децибеллах:
, (4)
где и– выходная и входная мощность. Зависимость сдвига фаз между выходным и входным сигналами от частоты называется фазово-частотной характеристикой (или фазовой характеристикой) усилителя. Полоса частот отдо, для которой коэффициент усиления не выходит за пределы назначенного допуска, называется полосой пропускания усилителя. Полоса пропускания определяется по уровню(– коэффициент усиления на средних частотах), а в некоторых случаях по уровню.
1.2. Искажения сигнала могут возникать по двум причинам:
а) линейные искажения, – если во входном сигнале присутствуют составляющие с различными частотами, то, вследствие неравномерности АЧХ, они могут усиливаться неодинаково, и в выходном сигнале соотношения между амплитудами составляющих будут отличаться от соответствующих соотношений входного сигнала. Это приводит к искажению формы сигнала.
б) нелинейные искажения, – в выходном сигнале могут появляться новые частотные составляющие, которых во входном сигнале не было. Это происходит из-за нелинейности амплитудной характеристики усилителя. Если во входном сигнале была только одна составляющая с частотой , то, вследствие нелинейности характеристики, в выходном сигнале могут быть составляющие с частотой– постоянная составляющая,,,, ...,. В результате форма сигнала искажается. Нелинейные искажения характеризуются коэффициентом гармоник:
, (5)
где ,,,,,,,– эффективные значения тока и напряжения соответствующей гармоники (составляющей с частотой,,,, ...). Оба вида искажений могут присутствовать одновременно.
1.3. Амплитудная характеристика - есть зависимость установившегося значения амплитуду выходного сигнала от амплитуды входного сигнала определенной частоты. Примерная амплитудная характеристика приведена на рис.2.
Рис.2
Вводится понятие динамического диапазона усилителя
, (6)
или в дециделах
, (7)
–напряжение помех, определяемое шумами усилителя.
Сигнал, выходящий за пределы динамического диапазона усилителя, претерпевает нелинейные искажения.