4. Выполнение работы

4.1. Исследование частотных характеристик

4.1.1. Собрать схему, показанную на рис. 7,в. Установить численные значения параметров элементов, полученные при выполнении лабораторной работы «Транзисторные каскады. Выбор и настройка режима покоя». Проверить карту режимов и, при необходимости, подстроить режим покоя. Для контроля искажений выходного напряжения использовать осциллограф.

4.1.2. Установить численное значение сопротивления нагрузки, равное сопротивлению резистора в коллекторной цепи. Установить на генераторе амплитуду синусоидального напряжения 1 мВ. Исследовать зависимость от частоты величину амплитуды и фазы переменного напряжения на выходе генератора, на базе транзистора, на коллекторе транзистора и на нагрузке. Для этого следует воспользоваться режимом моделирования Analysis>AC Frequency, указав пределы изменения частоты от 1 Гц до 1 МГц и номера соответствующих узлов схемы. Зарисовать в отчёт АЧХ и ФЧХ напряжений в узлах при логарифмическом масштабе изменения частоты и линейном масштабе изменения напряжений. Измерить с помощью визирной линии коэффициенты передачи входной цепи и усилителя в целом на средней частоте полосы пропускания усилителя.

4.1.3. Измерить нижнюю и верхнюю граничные частоты полосы пропускания на уровне минус 3 дБ. Эти параметры удобно измерять с помощью визирных линий, установив масштаб измерения напряжений в децибелах. Зарисовать в отчёт логарифмические амплитудно-частотные характеристики и показать на них нижнюю и верхнюю границы полосы пропускания. Измерить сдвиг фаз на граничных частотах полосы пропускания.

4.2. Исследование нелинейных искажений

4.2.1. Установить на генераторе сигнал треугольной формы и частоту, примерно равную средней частоте полосы пропускания усилителя.

4.2.2. Увеличить амплитуду входного напряжения до появления небольших заметных на глаз искажений выходного напряжения.

4.2.3. Переключить генератор в режим формирования синусоидального напряжения. Исследовать с помощью режима моделирования Analysis>Fourier спектральный состав напряжения на нагрузке. Зарисовать в отчёт спектр амплитуд выходного напряжения и записать численное значение коэффициента гармоник (Total harmonic).

4.2.4. Рассчитать предсказанное теоретически значение коэффициента гармоник по формуле

Кг≈U_mбэ/Fmφ_Т (4)

и сравнить его с измеренным значением.

4.2.5. Установить на входе усилителя амплитуду напряжения 10 мВ, рассчитать коэффициент гармоник при этом значении входного напряжения и измерить его с помощью моделирования. Сравнить расчёт с экспериментом.

5. Содержание отчёта

5.1. Схемы и результаты экспериментальных исследований.

5.2. Объяснение полученных результатов.

Если у вас есть время и желание глубже разобраться в принципах построения, свойствах, методах анализа и моделирования базовых схем транзисторных усилителей, воспользуйтесь описанной методикой для исследования остальных схем, приведённых на рис. 7, рис. 8, и других схем (см. Приложение, рис. 9 – рис. 19), составляющих схемотехническую базу широкого класса электронных устройств. Описание свойств этих схем и назначения элементов приведены в учебных пособиях [2; 3 и 7].