Оформлення звіту

Особливістю даної роботи є значна кількість частотних характеристик, які при побудові необхідно раціонально згрупувати. При використанні логарифмічного масштабу вказати на осі не значення логарифму, а вимірювану величину. В іншому використовувати вимоги вступної частини.

Контрольні запитання

1. Пояснити призначення елементів схе­ми підсилювального каскаду на БТ та УТ.

2. Як вибрати ємність розділового конденсатора?

3. Пояснити зростаючий i спадаючий проміжок залежності коефіцієнта підсилення від коефіцієнта навантаження.

4. Пояснити хід амплітудної характеристики підсилювального каскаду.

5. Чим зумовлений спад АЧХ в області ВЧ та НЧ?

6. Як залежить смуга пропускання підсилювача від коефіцієнта підсилення?

7. Що таке ФЧХ та фазові спотворення?

8. Як вибираються положення робочої точки i чим воно забезпечується в каскадi на УТ та БТ?

9. Які основні вiдмiнностi параметрів i характеристик каскадів на УТ та БТ.

10. В чому причина різних значень ємності розділового конденсатора в каскадах на УТ та БТ, при однакових значеннях частотних спотворень?

11. Як вибрати значення елементів розв’язувального фільтра в колі живлення ?

12. Як вибираються номінали блокувального конденсатора в колі витоку, емітера?

13. В яких випадках використовується схема автоматичного зміщення, в яких схема з подільником?

Лабораторна робота № 2

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ РІЗНИХ ВИДІВ ВІД’ЄМНОГО ЗВОРОТНОГО ЗВ’ЯЗКУ

Мета роботи - дослідити вплив від’ємного зворотного зв’язку на основні показники аналогових пристроїв

Короткі теоретичні відомості

Під зворотним зв’язком розуміють передачу сигналу з виходу на вхід пристрою. Таку передачу можна здійснити:

- спеціальними колами, коли утворюється шлях для передачі сигналу з виходу на вхід пристрою - зовнішній зворотний зв’язок;

- фізичними властивостями та конструктивними особливостями активних елементів - внутрішній зв’язок;

- невдалим розміщенням кіл пристрою, неякісним монтажем, що сприяє утворенню паразитних ємностей та індуктивностей, через які відбувається передача сигналу з виходу на вхід пристрою - паразитний зв’язок;

- через загальні кола живлення каскадів пристрою - гальванічний зв’язок.

Коло зворотного зв’язку утворює чотириполюсник зворотного зв’язку, вхід якого приєднано до виходу пристрою (підсилювача), а вихід до входу пристрою (підсилювача) (рис. 2.1).

Зворотний зв’язок буває як додатним (ДЗЗ) так і від’ємним (ВЗЗ). Додатний зворотний зв’язок - це такий зв’язок, коли підсумковий сигнал на вході підсилювача зростає. ДЗЗ забезпечується при співпаданні фази вхідної напруги і напруги, що надходить з виходу кола зворотного зв’язку. В підсилювачах ДЗЗ викликає самозбудження.

Рисунок 2.1 – Підсилювач з колом зворотного зв’язку

Від’ємний зворотний зв’язок - це такий зв’язок, коли підсумковий сигнал на вході підсилювача зменшується. Це відбувається при протифазності напруг джерела сигналу і кола зворотного зв’язку. ВЗЗ широко застосовується в підсилювачах для зміни їх параметрів.

Розрізняють чотири види схем, за допомогою яких реалізується зовнішній ВЗЗ.

1 . Послідовний від’ємний зворотний зв’язок за струмом, або зв’язок Z типу (рис.2.2). В цій схемі напруга входу підсилювача і вихідна напруга кола зворотного зв’язку ввімкнені послідовно. Навантаження Z_Н , вхід  - кола і вихід підсилювача також ввімкнені послідовно. При розриві вихідного кола, Z_Н = , зворотний зв’язок зникає. Застосування ВЗЗ, послідовного за струмом, можна показати в схемі підсилювального каскаду на ПТ або на БТ (рис. 2.3 а,б).

Рисунок 2.2 – Послідовний за струмом зворотний зв’язок

Напруга U_, що виділяється на резисторі R_В, є напругою послідовного ВЗЗ (виходи чотириполюсника зворотного зв’язку і джерело збудження U_ВХ відносно зажимів U₁ включені послідовно) за струмом (вихід чотириполюсника , опір навантаження R_H і вхід кола зворотного зв’язку також включені послідовно).

2. Паралельний від’ємний зворотний зв’язок за струмом або зв’язок G типу (рис.2.4). В даній схемі вхідні зажими підсилювача, вихід  - кола з’єднані паралельно і струми І₁ і І_ віднімаються.

Рисунок 2.3 – Каскад з послідовним струмом ВЗЗ

Вихід підсилювача, вхід  - кола та навантаження включені послідовно, в цьому колі протікає струм І₂ , яким визначається значення струму І_.

Застосування ВЗЗ, паралельного за струмом, можна показати на схемі підсилювального каскаду з спільною базою (СБ) і спільним затвором (СЗ) (рис.2.5).

Рисунок 2.4 – Паралельний за струмом зворотний зв’язок

На рис.2.5,а зображена повна схема підсилювального каскаду з спільною базою. Аналогічна схема без допоміжних елементів для змінної складової струмів зображена на рис.2.5,б. Її можна уявити як схему підсилювального каскаду з спільним емітером (чотириполюсник К), що охоплений ВЗЗ, паралельним за струмом, рис.2.5,в. Вхід підсилювача без ВЗЗ, джерело збудження і вихід кола зворотного зв’язку включені паралельно (паралельний зв’язок), а вихід підсилювача без ВЗЗ (ділянка колектор - емітер), опір навантаження і вхід чотириполюсника зворотного зв’язку включені послідовно (зв’язок за струмом). Струм підсилювача без ВЗЗ І₁ (базовий струм І_Б) і струм кола зворотного зв’язку І_ (колекторний струм І_К) мають зустрічний напрямок, тому такий зв’язок є від’ємним.

Характерна особливість цієї схеми - наявність “пустого” чотириполюсника зворотного зв’язку . Вихідний струм, що протікає по R_H, прикладається назустріч вхідному, отже існує 100% ВЗЗ, паралельний за струмом. Такий ВЗЗ визначає властивості каскаду з спільною базою. На рис.2.5,в видно, що вихідна напруга каскаду СБ є сумою вихідної напруги підсилювача без ВЗЗ і вхідної, причому фаза вихідної напруги співпадає з фазою вхідної напруги. Коефіцієнт підсилення за напругою такого каскаду приблизно дорівнює коефіцієнту підсилення каскаду з спільним емітером (Ku_СБ = Ku_СЕ + 1), коефіцієнт підсилення за струмом менше одиниці, тобто, це повторювач струму.

Рисунок 2.5 – Каскад зі спільною базою 100% - паралельний

за струмом ВЗЗ

Каскад має малий вхідний опір Rвх_СБ = 1S (одиниці-десятки Ом) і порівняно високий вихідний опір (одиниці кОм).

3. Послідовний ВЗЗ за напругою, або зв’язок h типу (рис.2.6), входи підсилювача і виходи - кола і навантаження з’єднуються паралельно. Застосування ВЗЗ послідовного за напругою можна показати на схемі двокаскадного підсилювача (рис.2.7), де напруга з виходу підсилювача через коло зворотного зв’язку подається на вхід.

Рисунок 2.6 – Послідовний за напругою зворотний зв’язок

Напруга U_ є напругою ВЗЗ, і вмикається зустрічно до збуджуючого U_ВХ , зменшуючи напругу на вході підсилювача U₁ (рис.2.7,б). Відносно U₁ обидві напруги подаються послідовно (послідовний ВЗЗ). Вихід підсилювача (колектор - емітер V2), навантажувальний резистор R_H і вхід кола зворотного зв’язку з’єднані паралельно (ВЗЗ за напругою).

4. Паралельний від’ємний зворотний зв’язок за напругою, або зв’язок V типу (рис.2.8). При такому зв’язку входи підсилювача і виходи кола зворотного зв’язку з’єднані паралельно. Також паралельно з’єднані виходи підсилювача, входи  - кола та навантаження. Схема підсилювального каскаду, де застосований ВЗЗ зображена на рис.2.9.

Частина вихідної напруги, через коло зворотного зв’язку R_ЗЗ, C_ЗЗ, подається в протифазі на вхід (рис.2.9,б).

5. Витоковий та емітерний повторювачі. Каскад з витоковим навантаженням (рис.2.10,а) являє собою підсилювач, що охоплений 100% від’ємним, послідовним зворотним зв’язком за напругою. За змінним струмом стік транзистора заземлений, що відповідає ввімкненню транзистора за схемою з спільним стоком (рис.2.10,б).

Рисунок 2.7 – Каскад з послідовним за напругою ВЗЗ

Рисунок 2.8 – Паралельний за напругою зворотний зв’язок

Рисунок 2.9 – Каскад з паралельним за напругою ВЗЗ

Рисунок 2.10 – Каскад спільний стік 100% - послідовний

за напругою ВЗЗ

Схему витокового повторювача можна зобразити як схему каскаду з спільним витоком, що охоплений ВЗЗ, послідовним за напругою (вхід підсилювача, джерело збудження і вихід кола зворотного зв’язку з’єднані послідовно). Напруга U_ знімається з R_H і через “пустий” чотириполюсник повністью прикладається до входу (рис.2.10,в), тому U_ = U_ВИХ. Коефіцієнт передачі кола зворотного зв’язку = 1, тому коефіцієнт підсилення за напругою такого каскаду _ = /1+ і знаходиться на проміжку 0,5...0,8, тобто це повторювач напруги.

Е мітерний повторювач (ЕП) характеризується практично аналогічними властивостями, як і витоковий повторювач, (рис.2.11).

Рисунок 2.11 – Емітерний повторювач

Коефіцієнт передачі за напругою ЕП приблизно дорівнює одиниці (0,95...0,99), внаслідок більшого значення крутості біполярного транзистора.

Однією з основних властивостей витокового та емітерного повторювачів є великий вхідний і малий вихідний опір. Вони використовуються як елемент узгодження високо - та низькоомних кіл (тому їх інколи називають трансформаторами опорів).

Опис лабораторного макету

Лабораторний макет ( рис.2.12 ) містить чотири каскади підсилення на БТ, кожен з яких може бути досліджений окремо. Крім того, в складі макету три змінних резистори ( рис.2.13 ) 470 Ом, 4,7 кОм та 47 кОм. Цi резистори використовуються для виміру вхідних та вихідних опорів підсилювальних каскадів, що охоплені різними видами ВЗЗ.

Перший каскад на транзисторі VT1 використовується для реалізації