Лабораторная работа 4 Моделирование усилителя с емкостными связями по схеме с общим эмиттером
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ижевский Государственный Технический Университет
им. М. Т. Калашникова
Факультет «Информатика и вычислительная техника»
Кафедра «Вычислительная техника»
Лабораторная работа №4
«Моделирование усилителя с емкостными связями по схеме с общим эмиттером»
Выполнил:
Ст. группы 4-78-1
Денисов С.В.
Проверил:
профессор кафедры «ВТ»
Куликов В.А.
Ижевск 2012
- Настройка начальной рабочей точки
- Построение схемы
В программе Micro-Cap составляем схему показанную на рис. 1.
Рис. 1.
Выбираем модель транзистора 2N2218. Значения источника напряжения V2 устанавливаем на 12 В, а источника напряжения V3: A=10M, F=1KHZ.
- Установка начальной рабочей точки
Используем анализ по постоянному току DC. Чтобы транзистор был в активном режиме и работал в классе А установим на коллекторе напряжение, примерно равное V2/2, т.е. около 6 В. Для этого изменяем значение сопротивления R2 на 11 кОм, при котором напряжение на коллекторе составляет 6,85 В (рис. 2).
Рис. 2
-
Определение параметров усилителя по переменному току
Найдем коэффициенты усиления по напряжению и току, входное и выходное сопротивление схемы и коэффициент гармоник. Для этого проведем анализ переходных процессов Transient. На рис. 3 представлен результат моделирования.
Рис. 3
Определение коэффициентов усиления и входного сопротивления производится расчетным путем по данным графиков. Коэффициент усиления по напряжению:
Коэффициент усиления по току
Входное сопротивление
Также коэффициент усиления по напряжению может быть определен посредством анализа Transient. Результат показан на рис. 4.
Рис. 4
Выходное сопротивление может быть найдено с использованием анализа Transfer Function (малосигнальная передаточная функция) в опции Analysis. Результат показан на рис. 5.
Рис. 5
Для определения коэффициента гармоник воспользуемся оператором обработки сигналов при построении графиков HARM(u) – расчет гармоник сигнала u. Используем анализ Transient. Результат моделирования представлен на рис. 6 и на рис. 7.
Рис. 6
|
f(Hz) |
HARM(V(5)) |
|
1.000K |
1.476 |
|
2.000K |
100.635m |
|
3.000K |
41.859m |
|
4.000K |
29.461m |
|
5.000K |
23.364m |
|
6.000K |
19.416m |
|
7.000K |
16.618m |
|
8.000K |
14.527m |
|
9.000K |
12.905m |
|
10.000K |
11.609m |
Рис. 7
Используя формулу для расчёта коэффициента гармоник, рассчитаем значение коэффициента гармоник:
Для получения значения в процентах умножаем на 100%, в результате — 8,2%.
- Моделирование амплитудно – частотной (АЧХ) и фазочастотной (ФЧХ) характеристик
Исследуем усилитель на рис. 2. Запустим анализ частотных характеристик АС. Результат показан на рис. 8.
Рис. 8
Вывод
В ходе выполнения работы были определены параметры усилителя: коэффициенты усиления по напряжению и току, входное и выходное сопротивление схемы и коэффициент гармоник, а также смоделированы АЧХ и ФЧХ усилителя.
- Установка рабочей точки биполярного транзистора
- Схема макета
Рис. 9
- Подключим к разъёму Х2 источник постоянного напряжения DPS +15V станции ELVIS, к разъёму Х3 — цифровой мультиметр DMM в режиме измерения постоянного напряжения на пределе 10 В. Подключим щуп к коллектору БТ (левый контакт 5).
- Включим измерительную станцию, запустим программу NI ELVIS и выберем из перечня приборов DMM.
- Изменяя положение движка потенциометра R2 установим на коллекторе напряжение 7,5 В.
- Установка выходного напряжения генератора переменного сигнала
- Подключим к разъёму Х1 функциональный генератор FG, к разъёму X3 канал А осциллографа Oscilloscope. Замкнём перемычками контакты 2 и 4. Подключим щуп к выходу усилителя (левый контакт 6).
- Закроем прибор DMM и запустим виртуальные приборы FG и Oscilloscope.
- Установим на панели генератора частоту 1 кГц. Форма сигнала синусоидальная, постоянная составляющая равна нулю.
- Регулируя напряжение на выходе генератора в пределах десятков милливольт, добьёмся на выходе усилителя максимального неискажённого синусоидального сигнала.
- Измерение параметров усилителя
- Подключим к разъёму X3 вместо осциллографа цифровой мультиметр DMM.
- Закроем осциллограф и запустите DMM в режиме измерения переменного напряжения, предел автоматический.
- Для всех комбинаций подключения C3 (контакты 4), R7 (контакты 7) и R8 (правые контакты 5 и 6) измерим вольтметром напряжения на выходе генератора (контакты 1), на входе (верхний контакт 3) и на выходе усилителя (левый контакт 6) и заполним таблицу 1.
Таблица 1
|
№ п/п |
Включенный элемент |
Uген, мВ |
Uвх, мВ |
Uвых, мВ |
Iвх, мА |
Rвх, кОм |
Ku |
|
1 |
16,34 |
15,21 |
132,53 |
0,0113 |
1,346 |
8,713 |
|
|
2 |
R7 |
16,34 |
15,21 |
12,43 |
0,0113 |
1,346 |
0,817 |
|
3 |
R8 |
16,34 |
15,19 |
67,74 |
0,0115 |
1,321 |
4,459 |
|
4 |
C3, R7 |
15,23 |
13,05 |
266,21 |
0,0218 |
0,599 |
20,399 |
|
5 |
C3, R8 |
15,21 |
12,91 |
1460 |
0,023 |
0,561 |
113,090 |
- Рассчитаем входной ток, входное сопротивление и коэффициент усиления усилителя по формулам , , и дополним таблицу 1.
Вывод
Наличие конденсатора С3 увеличивает коэффициент усиления по напряжению, т.к. он обратно пропорционален Rэобщ , который увеличивается при отсутствии конденсатора С3 из-за появления в эквивалентной схеме последовательно с сопротивлением rэ сопротивления Rэ, а также сопротивление нагрузки Rн, чем оно больше, тем больше и коэффициент усиления. Так как при включении R8 = 4,7 кОм, Ku больше чем, при включении R7 = 470 Ом.
- Расчет теоретических значений параметров усилителя
- Используя малосигнальную физическую модель усилительного каскада с ОЭ (рис. 10) рассчитать теоретические значения параметров Rвх, Ku и заполнить таблицу 2.
Рис. 10
Таблица 2
|
№ |
Вкл. элемент |
Rвх, кОм |
Ku |
|
1 |
— |
1,10 |
-9,67 |
|
2 |
R7 |
1,10 |
-0,88 |
|
3 |
R8 |
1,10 |
-4,80 |
|
4 |
С3,R7 |
0,58 |
-26,30 |
|
5 |
С3,R8 |
0,58 |
-144,61 |
- Рассчитаем входное сопротивление и коэффициент усиления по напряжению для усилителя КТ312Б. Для которого параметр β = 60.
- Входное сопротивление
Если в схеме усилителя присутствует конденсатор С3 , тогда: . Если конденсатор С3 отсутствует, тогда в эквивалентной схеме последовательно с сопротивлением rЭ появляется сопротивление R6. Тогда Rэобщ определится в виде:
- Коэффициент усиления по напряжению
Вывод
По полученным значений видно, что экспериментальные и теоретические значения примерно совпадают. Теоретические получились больше экспериментальных т.к. коэффициент был взят как среднее значение между максимально и минимально допустимым, а также из-за того, что вместо реальной БТ была использована малосигнальная физическая модель.
2. Экология популяций и природопользование
3. Йорк где находится абсолютно неохраняемая Гора Олимп
4. Применение робототехники в хирургии Преимущества и недостатки системы Да Винчи
5. варианты развития событий по возможности предсказать как будут меняться на рынке показатели имеющие ключ
6. Социально-политические последствия модернизации Рабочее и социал-демократическое движение
7. го века Крестьяне даже после отмены крепостного права должны были устраиваться на работу к помещикам
8. Культура древней Индии
9. А Б 10 ноября 2011 года ' юноши лиги А Б Место проведения- Дом спорта БГУ игровой зал
10. основные признаки
11. ТЕМАХ 01
12. Человек Homo выделился из царства животных свыше двух миллионов лет назад с конца древнекаменного века сор
13. Изготовление вала привода
14. Лекция 1 07.09.2012. Предмет и значение философии
15. на тему- СОДРУЖЕСТВО НЕЗАВИСИМЫХ ГОСУДАРСТВ СНГ Подготовил Соколан А
16. Философия бизнеса 1
17. Выборы депутатов Государственной Думы Российской Федерации- основные особенности и процедуры
18. Курсовая работа- Отношения Испании со странами Латинской Америки
19. Методы ведения бухгалтерского учета на предприятии
20. Тема курсовой работы