ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ ────────────────────────────────────── Кафедра радиооборудования и схемотехники ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «Исследование резисторного каскада предварительного усиления» Москва 2020 1. Цель работы. Исследовать характеристики резисторного каскада предварительного усиления; освоить методы схемотехнического моделирования на основе программы MicroCap. 2. Расчётная часть. Расчетные формулы: ОСЧ: 𝑅~ 26 ; 𝑅~ = 𝑅5 ||𝑅6 ; 𝑅вхоэ = 𝑟бб + 𝑟эб ; 𝑟эб = 𝑟э (1 + ℎ21э ); 𝑟э = ; 𝑅вхоэ 𝐼к0 [мА] 𝑅~ 𝑅~ КТ = ℎ21э ; Км = Кн КТ ; Ксквн = ℎ21э ∗ 𝑅6 𝑅вхоэ + 𝑅1 𝐾н = ℎ21э ОВЧ: 𝑅вэкв = (𝑅1 ||𝑅2 ||𝑅3 + 𝑟бб )||𝑟бэ ; Свхоэ ≈ Сбэ + Ск (1 + Кн ); Сбэ = 𝑓3 дБ = ОНЧ: 1 ; 𝜏 = 𝑅вхэкв Свхоэ ; 𝜏у = 2.2𝜏𝐵 2𝜋𝜏𝐵 𝐵 1 Ти ; 𝜏Н = (𝑅нэкв + 𝑅6 )𝐶4 ; 𝑅нэкв = 𝑟𝑘 ||𝑅5 ; 𝛥 = 2𝜋𝜏Н 𝜏н 𝑟э = 26 𝑟эб = 1976 𝑓3дБ = 𝑅вхоэ = 2042.7 𝑅~ = 0,86 кОм Кн = 31.5 Кт = 69.75 2 0.16 ; 𝑓𝑇 𝑟э Км = 2197.125 Rвх = 3.36 кОм Кскв=11.8 fвгр для входной цепи: Rвэкв = 590 Свхоэ = 1.5нФ τв = 8.85нс fвгр= 180 кГц fнгр для выходной цепи: rk= 50 кОм Rнэкв= 5.5 кОм τн = 1.625с fнгр= 0.979 Гц tуст = 194,7мкс Δ =0,006 3. Экспериментальная часть. Амплитудно-частотные характеристики коэффициентов усиления Kскв(f) и Kн(f) Кн(f)=31.665 Кcквн(f)=9.293 дБ дБ 3 Оценим значения верхней и нижней граничных частот АЧХ на уровне -3дб Для графика Ксквн(f) Fв1=307.282 Гц Fн1=27.931 Гц Для графика Кн(f) Fв2=369.394 Гц Fн2=65.944 Гц АЧХ при изменении величины емкости С3 от 0.25 мкф до 250.25 мкф с шагом 125мкФ АЧХ при изменении величины ёмкости С4 от 100.1 мкФ до 0.1 мкф с шагом (-50)мкФ 4 АЧХ при изменении величины сопротивления R6 от 6.2 кОм до 1.24 кОм с шагом (-2.48)к0м Оценка значения фазочастотных искажений на верхней и нижней граничных частотах искажений на нижней граничной частоте: -157.51 искажений на верхней граничной частоте: -231.369 Переходная характеристика в области малых времён Конденсатор C5 при изменении его емкости от 0.5нФ до 5,5нФ с шагом 2.5нФ 5 Резистор R6 при изменении величины его сопротивления от 1 кОм до 11 кОм с шагом 5к0м Переходная характеристика в области больших времён Конденсатора С4 при изменении его ёмкости от 100нФ до 400нФ с шагом 150нФ 6 Резистор R5 при изменении величины его сопротивления от 1.2к0м до 11 .2к0м с шагом 5к0м Таблица для записи полученных результатов Fв0.7, кГц 580 ϕн, град 11.445 Fн0.7, Гц 6.32 31.665 9.293 65.944 369 -157.5 0.048 2.152 59.624 211 Kн Kскв Предварительный расчёт 31.617 Результаты моделирования Результаты сравнения расчётов и моделирования 7 ϕв, град -231.37 τу, мкс 6.04 Δ 0.036 4.9 0.123 1.14 0.087 График зависимости емкости C3 от частоты Вывод: если C3 уменьшается, то уменьшается и длина полосы усиления каскада. При приближении C3 к нулю, полоса усиления становится слишком малой, максимальный коэффициент усиления уменьшается, а в области НЧ усиление практически отсутствует. График зависимости C4 емкости от частоты Вывод: при увеличении C4 увеличивается полоса частот, однако при этом в области НЧ уменьшается крутизна АЧХ и увеличивается усиление. График зависимости коэффициента усиления от сопротивления R6 8 Вывод: рост R6 ведет к тому, что увеличивается коэффициент усиления каскада. Особенно это выражено в области СЧ. График зависимости -Uвых от емкости C5 Вывод: при увеличении C5 растет время установления каскада. График зависимости -Uвых от сопротивления R6 Выводы: при увеличении сопротивления растет время установления каскада, но уменьшается амплитуда импульса. График зависимости -Uвых от емкости C4 Вывод: при увеличении C4 величина спада плоской вершины уменьшается. 9 График зависимости сопротивления R5 от -Uвых Вывод: при увеличении сопротивления величина спада плоской вершины импульса увеличивается. 10
