ситуацій

1. У чому переваги і недоліки принципу розподіленої вибірності і підсилення (зосередженого підсилення і вибірності)?

2. Як визначити коефіцієнт підсилення для нерегулярної каскодної схеми?

3. Як забезпечити режим узгодження для п'єзоелектричного і реактивного LC фільтрів?

4. Що таке напівланки у схемі фільтрів зосередженої селекції (ФЗС) на LC реактивних ланках? Як вибираються їх елементи?

5. Як змінюється фактор зв'язку в двоконтурному смуговому фільтрі при додатковому шунтуванні контурів?

6. Яким чином і в яких межах можливе регулювання смуги пропускання двоконтурного фільтра.

7. В чому недоліки фільтра ПФ1П-2 і як вони можуть бути усунені?

8. Назвіть і прокоментуйте основний недолік СП з одиночним контуром.

9. Чому з ростом числа вибірних систем поліпшується прямокутність АЧХ тракту?

10. Яку з двох наведених у макеті каскодних схем доцільно використовувати при роботі з фільтром ПФ1П-2?

11. Поясніть особливості АЧХ п’єзофільтра ПФ1П-2 при роботі у неузгодженому режимі.

12. Чи відрізняються вихідні провідності каскадної схеми СЕ-СБ і каскаду з СБ на однотипному транзисторі?

Лабораторна робота № 7

ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ І ХАРАКТЕРИСТИК КАСКАДУ КІНЦЕВОГО ПІДСИЛЕННЯ

Мета роботи - дослідити основні параметри та характеристики двотактного безтрансформаторного каскаду кінцевого підсилення, що працює в режимах різних класів.

Короткі теоретичні відомості

Напруги та струми каскадів кінцевого підсилення (ККП), як правило, мають значно більші значення чим в каскадах попереднього підсилення. В зв’язку з цим, в ККП прагнуть використовувати всю динамічну характеристику, в тому числі і нелінійні області, що призводить до зростання нелінійних спотворень сигналу. Для ККП основними параметрами є коефіцієнт підсилення по потужності, корисної дії та нелінійних спотворень.

В ККП можуть бути реалізовані різні класи режиму роботи підсилювального елементу: А, В, АВ, С, Д.

Робоча точка підсилювального елементу в режимі класу А вибирається на середині лінійного проміжку динамічної характеристики. В такому випадку вихідний струм підсилювального елементу протікає протягом усього періоду вхідного сигналу (рис.7.1). Амплітуда змінної складової вихідного струму І_m не може бути більшою за струм спокою І₀, середнє значення вихідного струму практично не змінюється при зміні вхідного сигналу.

В режимі класу В робоча точка вибирається в нижньому проміжку динамічної характеристики, струм спокою практично дорівнює нулю, а кут відтину вихідного струму дорівнює 90 (рис.7.2).

В режимі класу АВ струм спокою складає 10...15% максимального значення вихідного струму, кут відтину більше 90 (рис.7.3).

Режими перелічених класів характеризуються різними значеннями вихідної потужності, ККД, коефіцієнта нелінійних спотворень. Найбільший ККД має режим класу В, найменьший - класу А. Найменшим значенням коефіцієнта нелінійних спотворень характеризується режим класу А.

Рисунок 7.1 – Режим класу “А”

Вихідна потужність (коливальна) P_~ = 0,5Im Um , де Um – амплітуда вихідної напруги, та коефіцієнт нелінійних спотворень ККП залежать від опору навантаження. З вихідних характеристик підсилювального елементу коливальна потужність може бути визначена площею прямокутного трикутника з катетами Im i Um (рис.7.4,а). При незмінному вхідному сигналі для малого опору навантаження (динамічна характеристика 1), площа трикутника, а відповідно, і коливальна потужність малі.

Рисунок 7.2 – Режим класу “В”

При збільшенні навантаження (динамічна характеристика 2) площа трикутника і коливальна потужність зростають. Однак при значному збільшенні опору навантаження (динамічна характеристика 3) коливальна потужність зменшується. Графік залежності P_~ = f(R_H) має максимальне значення при оптимальному навантаженні, R_H = R_ВИХ (рис.7.4,в).

Залежність коефіцієнта нелінійних спотворень від опору навантаження K_н =f(R_H) можна прослідкувати по зміні форми вихідного сигналу при зміні R_H (рис.7.4,в). Коли опір навантаження малий (динамічна характеристика 1), напівперіоди вихідного сигналу відмінні по амплітуді (рис.7.4,б), що свідчить про значні нелінійні спотворення сигналу. Відрізки динамічної характеристики АВ і АС не рівні. Збільшення опору навантаження (динамічна характеристика 2) призводить до зменшення нелінійних спотворень, відрізки АВ і АС практично рівні. Однак при подальшому збільшенні навантаження рівність відрізків АВ і АС порушується, що визначає зростання нелінійних спотворень.

t

Рисунок 7.3 – Режим класу “АВ”

Рисунок 7.4 – Характеристики ККП

Максимум вихідної потужності не співпадає з мінімумом нелінійних спотворень при зміні навантаження.

В ККП на біполярних транзисторах, при роботі їх в режимі класу В, вибір робочої точки робиться так, щоб уникнути появі додаткових нелінійних спотворень типу “сходинка”. Можливість появи таких спотворень зумовлена тим, що подача синусоїдального сигналу на вхід ККП, при малих значеннях крутості прохідної характеристики транзистора в області малих напруг (0,2...0,3 В), призводить до спотворень синусоїди (рис.7.5) (р.т.А). Для усуненя таких спотворень на біполярних транзисторах вибір робочої точки здійснюється в точці різкого зростання вихідного струму (р.т. А₁).

Особливість безтрансформаторного ККП на транзисторах різної провідності - відсутність фазоінверсних каскадів. Різні характеристики транзисторів в плечах ККП дозволяють отримати у навантаженні різні напрямки струмів сталої складової і парних гармонік. Розрізняють безтрансформаторні ККП з одним і двома джерелами живлення (рис.7.6). ККП з двома джерелами живлення дозволяє приєднати опір навантаження без розділового конденсатора, оскільки потенціал середньої точки, при відсутності сигналу, дорівнює нулю (рис.7.6,б). Розділовий конденсатор С одночасно є додатковим джерелом живлення для нижнього плеча схеми. Режими живлення плеч схеми підбираються таким чином, щоб опори верхнього та нижнього плеч були рівні. В такому разі, при відсутності сигналу, конденсатор С заряджається до напруги Е_к  2, котра є напругою живлення нижнього плеча схеми. Для зменшення частотних спотворень значення розділового конденсатора вибирають з умови 1  _нC << R. З урахуванням цих вимог, при навантаженні одиниці Ом, ємність конденсатора С лежить в межах 1000...2000 мкФ. При таких значеннях С напруга заряду конденсатора практично не змінюється з зміною амплітуди вихідного сигналу.

Рисунок 7.5 – Виникнення “сходинки”

Рисунок7.6 – Двотактні ККП

Опис лабораторного макету

Лабораторний макет (рис.7.7) являє собою безтрансформаторний двотактний ККП на транзисторах VT3 і VT4 типу КТ816Г та КТ817Г з симетричним джерелом живлення. Передкінцевий каскад - емітерні повторювачі на аналогічних транзисторах, а каскад попереднього пiдсилення, виконаний на операційному пiдсилювачi К140УД1Б в схемі iнвертуючого включення. Додаткове балансування нуля операційного підсилювача здійснюється резистором R3. В макетi передбачено забезпечення рiзних режимiв роботи ККП, шляхом змiни напруги змiщення транзисторiв VT3 і VT4, перемикач S1. Можливість підключеня, в характерних точках схеми, дозволяє дослiджувати режими каскадiв за постiйним струмом та знімати осцилограми напруг. ККП працює з рiзними опорами навантаження Rн. Перемикач S2 дозволяє дослiджувати вплив навантаженя на параметри та характеристики ККП.