Искажение прямоугольного импульса усилителем
Искажения формы прямоугольного импульса усилителем и его амплитудно-частотная характеристика тесно связаны друг c другом. В лабораторной работе изучается усилительный каскад, верхняя и нижняя граничные частоты которого существенно различаются. В этом случае для оценки искажения импульсного сигнала каскад с определенной степенью точности можно представить схемой замещения (рис. 2.2, а). Здесь усилитель представлен частотно-независимым звеном с коэффициентом передачи по напряжению KU0, соответствующим усилению на средних
частотах. Уменьшение коэффициента передачи в области нижних частот, описываемое звеном C01R01 = tН = 1 / wН всего усилительного каскада, и спад вершины усиливаемого импульса имеют одну и ту же причину. Аналогично, уменьшение коэффициента усиления в области верхних частот описываемое звеном tВ = C02R02 = 1/wВ всего усилителя, и завал фронта усиливаемого импульса имеют одну и ту же причину. Значительное отличие верхней граничной частоты от нижней приводит к тому, что переходной процесс при формировании фронта импульса практически не влияет на процесс формирования его вершины, и эти процессы можно рассматривать независимо. Формирование фронта импульса определяется зарядкой емкости C02 через резистор R02 в интегрирующем звене рис. 2.2, а, т.е. связано с существованием верхней граничной частоты усилителя. Процесс описывается уравнением (EГ – UВЫХ) / R02 = C02 dUВЫХ /d t. Его решение: – UВЫХ(t)/EГ = 1 – exp(– t /tВ)
позволяет определить времена нарастания (t0-1) и спада (t1-0) импульса (рис. 2.2, б) на уровне 0.1 – 0.9 от установившегося значения: t0-1 = t1-0 = 2.2tВ = 2.2 / wВ = 0.35 / fВ. Формирование вершины импульса определяется перезарядкой емкости C01 через резистор R01 в дифференцирующем звене и связано с наличием нижней граничной частоты усилителя. Процесс описывается уравнением C01 d(EГ – UВЫХ) / d t = UВЫХ /R01. Его решение DUВЫХ(TИ)/ EГ = 1 – exp(–TИ /tН ) позволяет определить временя TИ, за которое произойдет спад вершины импульса DUВЫХ (рис. 2.2, в). Если DUВЫХ / EГ < 0.2, то DUВЫХ / EГ @ TИ /tН . Полная осциллограмма искаженного импульса представлена на рис. 2.2, г. Необходимо подчеркнуть, что рассмотренные соотношения справедливы для одиночных RC–цепей. В реальных усилителях таких цепей несколько, и поэтому в этом случае эти соотношения являются оценочными. Задание
1. Для выбранного каскада исследовать режим работы по постоянному току. Определить необходимые малосигнальные параметры транзистора и с учетом данных ta, tb и находящихся на стенде номиналов элементов схемы рассчитать wВ и wН частоты каскада. 2. Снять амплитудно-частотную характеристику каскада. При этом уровень сигнала должен быть таким, чтобы не допускалось появление нелинейных искажений. Построить амплитудно-частотную характери-стику (в полулогарифмическом масштабе). Определить по результатам измерений wВ и wН частоты. Сравнить с рассчитанными в п. 1. 3. Изучить импульсные свойства каскада. Для этого воспользоваться генератором прямоугольных импульсов (Г5-54) и осциллографом (С1-94). Регулировать амплитуду входного сигнала так, чтобы не превышать амплитудные возможности каскада. Измерить длительности фронтов нарастания и спада выходного сигнала. Сравнить с ожидаемым из измерений п. 2. 4. Подобрать длительность импульса так, чтобы относительный спад вершины импульса на выходе усилителя составлял не более 20%. Измерить длительность импульса. Результат сопоставить с ожидаемым
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гусев В.Г., Гусев М.Ю. Электроника. – М.: Высш. шк., 1982. С. 162–180. 2. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. – М.: Телеком, 1999.
Лабораторная работа № 3
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|